堿激發(fā)大摻量粉煤灰膠凝材料活性的試驗研究

劉青松，張圣菊

（江蘇科技大學 土木工程與建筑學院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

0 引言

我國粉煤灰年排放量大約有3億噸，隨著發(fā)電廠、城市供熱工程的不斷增加，粉煤灰的產(chǎn)量也必將隨之增多.估計到2020年，我國粉煤灰的年排放量將達到現(xiàn)在的3倍左右.這么多的粉煤灰不僅占用大量農(nóng)田，而且會造成地下水、空氣的污染，破壞生態(tài)平衡.因此，加大對粉煤灰的妥善處理和綜合利用的研究與開發(fā)顯得日益重要.傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)混凝土中粉煤灰摻入量一般占膠凝材料總量的15%-30%，摻量達40%以上的研究和應用并不多見，即使在大體積混凝土中粉煤灰取代限量一般也僅為50%.本文通過試驗，研究了以不同摻量的水泥、氫氧化鈉，氫氧化鈣，硫酸鈉作為堿激發(fā)劑，激發(fā)粉煤灰膠凝材料活性的性能.

1 原材料及主要性能指標測定方法

1.1 原材料

（1）水泥：采用鎮(zhèn)江市金山水泥有限公司生產(chǎn)的32.5級普通硅酸鹽水泥.其它性能指標測試結(jié)果如表1：

（2）砂：采用中砂，測試指標有細度模數(shù)2.8，表觀密度2.67g/cm3，含泥量:1.8%;泥塊含量:0.5%，砂率在30%-50%之間取值.

（3）堿激發(fā)劑：水泥，氫氧化鈉，氫氧化鈣，硫酸鈉.

（4）粉煤灰：采用鎮(zhèn)江諫壁電廠生產(chǎn)Ⅱ級粉煤灰，表觀密度2.3g/cm3.

1.2 主要性能指標測定方法

根據(jù)JGJ 98-2000《砌筑砂漿配合比設計規(guī)程》設計試塊配合比.

根據(jù)GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》測定砂漿試塊強度.

根據(jù)GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》評定試塊是否合格.

2 試驗結(jié)果及分析

根據(jù)JGJ 98-2000《砌筑砂漿配合比設計規(guī)程》配合比的計算方法,選用初步配合比，對水泥摻量分別為30%、40%的砂漿試塊進行試驗,經(jīng)過試配后最終采用的砂漿試塊的配合比見表2所示.

表2 試塊的材料配合比

根據(jù)GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》測定砂漿試塊抗折、抗壓強度，檢測結(jié)果如下圖所示：

如圖1—圖4所示：Ca(OH)2和Na2SO4，水泥復摻，抗折，抗壓強度在都在不斷提高，在齡期為28d，Ca(OH)2和Na2SO4摻量較高的情況下，砂漿的強度提高較快；標養(yǎng)90d，砂漿試塊的強度增長呈直線趨勢，且Ca(OH)2為2.5%，Na2SO4為2.0%，砂漿的強度均接近基準砂漿強度，而且水泥摻量為40%時的效果最為明顯，都已經(jīng)達到一定基準強度.

綜合以上試驗數(shù)據(jù)及其分析：粉煤灰活性被激發(fā)的原因可能是:1.粉煤灰中存在大量的結(jié)晶體和玻璃體顆粒，其中可溶出SiO2,Al2O3的含量決定著粉煤灰化學活性，但由于粉煤灰在高溫流態(tài)作用下的快速形成過程，其大量粒子仍保持了高溫流態(tài)玻璃相的較為致密結(jié)構(gòu)，因此可溶活性SiO2，Al2O3少，然而激發(fā)劑的使用加速了粉煤灰玻璃體表面的富SiO2和富SiO2-Al2O3的雙層玻璃保護層的溶解；2.Ca(OH)2和Na2SO4，水泥的復合使用，可有效破壞粉煤灰的玻璃珠外殼及硅酸鋁網(wǎng)結(jié)構(gòu)，致使激發(fā)生成具有增強作用的水化產(chǎn)物，產(chǎn)物中有大量的水化硅酸鈣，水化鋁酸鈣，鈣礬石等水化硅酸鹽礦物出現(xiàn)，粉煤灰膠結(jié)體形成了結(jié)構(gòu)連續(xù)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的水化產(chǎn)物，增強粉煤灰的潛在活性.

3 結(jié)論

（1）拌制膠凝材料時，由于粉煤灰是主要成分，水泥只占其30%-40%，致使拌制砂漿時用水量降低，大大改善了砂漿在標準配合比下的和易性，而且可以增強砂漿試塊的抗折，抗壓強度，水的最佳摻量為270ml.

（2）Ca(OH)2、Na2SO4和水泥復摻，可以激發(fā)大摻量粉煤灰膠凝材料的活性，提高砂漿的強度.根據(jù)砂漿試塊的評定方法，試塊在標況下28d的強度標準，水泥：30%-40%，Ca(OH)2:2.5%和Na2SO4:2.0%復摻下的粉煤灰試塊可以用于實際工程.

〔1〕劉飛鵬.摻堿激發(fā)劑粉煤灰水泥膠砂強度性能試驗研究[J].水力發(fā)電，2014，07.

〔2〕李書進，厲見芬.堿激發(fā)大摻量粉煤灰膠凝材料的試驗研究[J].粉煤灰，2010，06.

〔3〕郭成洲,朱教群,周衛(wèi)兵.NaOH 和 Na2CO3對磷渣水化過程的影響[J].硅酸鹽通報，2012，02.

〔4〕孫恩禹,張巨松,徐亮.堿膠凝材料復合固體激發(fā)劑的實驗研究[J].山西建筑，2006，04.