粉煤灰硅酸鹽水泥的研制

王軍科

摘要：本文研究了不同投加量、不同水膠比、不同固化年限下粉煤灰硅酸鹽水泥的水化進度，各組分含量及各種力學性能。闡明粉煤灰在水泥基材料中的作用，了解粉煤灰對水化過程中組分形成的影響，為粉煤灰在水泥基材料中的合理有效應用提供理論依據，作為粉煤灰硅酸鹽水泥制備的理論依據。

關鍵詞：水泥基材料；粉煤灰；水化機理；配比

目前，中國正處于現代化快速發展階段。水泥、鋼鐵和木材是基礎建設的三大材料。水泥是建筑工程中最重要的建筑材料之一，因此，它開發和應用了建筑材料。其重要意義直接關系到人們生活條件的改善和改善。“綠色建材”是指采用清潔生產技術，自然資源和能源消耗較少，工業或城市生活垃圾大量使用無毒，無污染，無放射性生產的建筑材料，有利于對環境保護和人類健康。在中國，由于電力和火電行業的發展，大大小小的電廠不斷排放大量的粉煤灰，堆積如山。這不僅造成了巨大的環境污染，阻礙了經濟發展，而且還構成了土地資源。威脅，粉煤灰綜合利用是國家廢棄物管理的重要組成部分，迫切需要粉煤灰的綜合利用。

1、某地粉煤灰的化學成分及主要性能

粉煤灰是從火力發電廠排出的粉狀廢物。據不完全統計，中國粉煤灰的年排放量已達到約3億噸，累計累計2000噸。如今，在促進可持續發展和保護環境方面，粉煤灰資源再生技術已成為一個熱門話題。討論粉煤灰硅酸鹽水泥的水化進程，各組分的含量以及在不同用量下性能是否符合標準，不同水膠比和不同熟化年限的影響。粉煤灰在水泥基材料中的作用明確定義為實現合理使用。了解粉煤在水合過程中的各種影響以及對各組分產品的某些特定影響的形成。通過合理推理分析，研究了粉煤灰硅酸鹽水泥硬化過程中不同齡期粉煤灰的物理化學狀態；根據硬化產品的結構和性能，粉煤灰在水泥中進行了有效分析。CaO在硬化過程中的需求模式；不同含量的粉煤灰-水泥復合體系的物理化學性能可以接近硬化后普通硅酸鹽水泥的理化性能。這項研究的目的是使用粉煤灰作為外加劑。目的是有效減少工業廢渣的儲存量，實現粉煤灰資源的再利用，為今后大規模生產粉煤灰硅酸鹽水泥提供一些理論依據。

1.1粉煤灰的排放

粉煤灰又稱粉煤灰，是一種粉末狀物質，它很細，可以在空氣中流動，并可以通過特殊設備進行收集。通常所說的粉煤灰是指煤粉燃燒后的電廠在鍋爐內燃燒后的煙氣從煙道排出后，由集塵器收集。粉煤灰是排放量最大的工業廢物。它通過兩種方式排出干濕排水管。濕排是通過管道和砂漿泵由粉煤灰制成的排灰系統，并通過高壓水力發送到灰場或河流、湖泊和海洋。濕灰分為灰渣和灰混合。目前，國內大部分電廠均采用濕法排輸，干排將收集到的飛灰直接輸入灰倉。

1.2粉煤灰的化學組成及化學性質

SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO及未燃盡碳是粉煤灰的主要化學組成，其類似于粘土的化學組成，粉煤灰中的這些含量直接關系列它用作建材原料的優劣。

以上分析表明，粉煤灰活性的激發需要一定的堿度，復合活化劑中的鏈烷醇胺是堿性的。因此，在水泥-粉煤灰-復合活化劑體系中，粉煤灰的水化可能不完整，取決于由水泥熟料水合產生的Ca（OH）2的速率和量，復合興奮劑總是可以發揮堿性物質的激發作用。此外，堿度較高的環境會加速粉煤灰中Al2O3等酸性氧化物的玻璃質結構的分解，并釋放活性酸性氧化物。復合活化劑中的SO2-4與釋放的活性氧化物反應。在鈣釩的情況下，即使當飛灰中的CaO含量高時，甚至直接形成CSH凝膠產品。因此，摻入復合活化劑的大量粉煤灰水泥在水合的早期階段可顯示出高強度。

1.3粉煤灰主要礦物成分

粉煤灰的礦物組成非常復雜，主要分為非晶相和結晶相兩大類。非晶態相主要為玻璃態，約占粉煤灰總量的50%～80%，是粉煤灰的主要礦物成分。它含有很高的化學內能，具有良好的化學活性。飛灰的主要結晶相主要在燃燒區形成。有莫來石、云母、石英、長石、赤鐵礦、磁鐵礦和少量鈣長石、方鎂石、石膏、硫酸礦物、游離石灰、方解石、金紅石等。它們通常被玻璃相包圍，粉煤灰顆粒在一些表面上附著有微小的晶體。

1.4粉煤灰硅酸鹽水泥的各項力學性能

飛灰的顏色較深，接近灰色至灰黑色，其Fe2O3含量低，含碳量高。因此，灰的松散重量僅為505公斤/立方米，低于全國平均水平的1/3或更多，其細度按GB146-90“規格”的規定為45μm，篩余率為48%，達Ⅱ級灰分標準，粉煤灰表的原始面積為253.9m3/kg，需水約為30%左右，是中等需水量。

硬化漿料抗壓強度與孔隙率之間的變化規律是：當粉煤灰用量增加時，漿料的抗壓強度減弱，孔隙率先減小后增加。當含量在15%和20%之間時，孔隙率具有最低值，并且抗壓強度未達到最大值。初步預測水泥水化的凝膠強度大于粉煤灰的凝膠強度。為了驗證這個結論，需要大量的實驗來完成，但是漿體的孔隙率隨著飛灰含量的增加而增加。相反，抗壓強度與飛灰含量之間的關系。

2、粉煤灰硅酸鹽水泥的研制

2.1粉煤灰硅酸鹽水泥

粉煤灰硅酸鹽水泥代號為P·F。由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。

2.2試制產品的主要原材料

粉煤灰：福建省某地1號和2號干粉煤灰樣品；實驗中的粉煤灰是原粉煤灰，粉煤灰（包括預處理和活化）和磨碎的粉。粉煤灰由原始粉煤灰粉碎，其細度為0.045μm方孔篩剩余12.5%，比表面積為356.8m2/kg。預處理后的粉煤灰由原粉煤灰或粉煤灰通過化學方法活化制備。硅酸鹽水泥和水泥熟料：由湖北華新水泥有限公司生產廠提供，水泥是普通硅酸鹽水泥42.5，熟料是52.5硅酸鹽水泥熟料。

2.3粉煤灰硅酸鹽水泥的配比及性能

根據按比例設計的干基組分的重量百分比稱量每組水泥，然后放入陶瓷砂漿中，并通過研磨方法均化。研磨和混合均化時間不少于5分鐘，并形成各組不同的組合物，與水泥粉煤灰相比，隨著添加劑的添加，硅酸鹽水泥強度降低。為了提高粉煤灰硅酸鹽水泥的早期強度，國內外同行的研究成果已嘗試加快粉煤灰和礦渣的水泥摻量，即使粉煤灰和礦渣玻璃體的潛在活性在骨料中，SiO2，Al2O3，Fe2O3等組分由骨架變成“游離”狀態的離子或離子基團，而Ca2+和OH-在水溶液中生成CSH、CAH和CF-H等水硬性礦物，也被稱為激活治療。

機械活化，也稱為物理活化，是利用粉碎或研磨的方法來提高水泥的細度，增加水泥的比表面積，使水泥渣和飛灰玻璃質集料與水有更大的接觸表面，Si）O，Al2O3等組分溶解于水溶液中，或在邊界處直接生成水力礦物。水泥粉磨越細，即比表面積越大，水泥顆粒與水的接觸面積越大，礦渣或粉煤灰的水合作用越快，并且早期強度越高。在實驗室水泥制品中，粉煤灰的強度比原粉煤灰高20%～30%。研磨后，地面粉煤灰的0.045mm方孔篩余物比原來高出48%。降至12.5%，比表面積從253.9m2/356.8m2/kg增加到28d后，強度提高20%～30%。

3、結語

綜上所述，從上述粉煤灰質量檢測結果來看，除灼燒失碳指標高外，其余成分均可達到Ⅱ級粉煤灰。使用資源標準，只要試圖稍微改變鍋爐的燃燒系統或運行，就可以減少粉煤灰的損失，從而使粉煤灰的質量完全達到現有的資源標準。為了提高其早期強度，機械強度（可用于增加通過粉煤灰的水泥強度。60.5%的粉煤灰硅酸鹽水泥可以通過將60兆帕普通硅酸鹽水泥熟料與50%原粉煤灰混合并通過研磨使其均勻化來生產。

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