簡述循環流化床粉煤灰對水泥性能的影響

楊國輝

【摘 要】水泥作為一種非常常見的建筑施工材料，其本身的性能受很多因素的影響。本文對循環流化床粉煤灰以及爐渣的性能指標進行了檢驗，結合相應的試驗就其對水泥性能的影響進行了分析，希望能夠為水泥的生產配置提供參考依據。

【關鍵詞】循環流化床；粉煤灰；水泥性能；影響

前言：粉煤灰是混凝土配置中的一種常見添加物質，不過一般都是煤粉燃燒鍋爐產生，與之相比，循環流化床粉煤灰是煤在循環流化床中，于850-950℃的環境下燃燒生成，玻璃體含量更低，顆粒形狀不規則，燒失量高。以循環流化床粉煤灰替代傳統粉煤灰，對于水泥性能的影響也會有所不同。

1 原材料

一是熟料，選自某水泥廠，在進行研磨的過程中，加入5%石膏，然后過方孔篩（80μm）；二是鋼渣，單獨粉磨后，同樣過80μm方孔篩；三是爐渣，取自某循環流化床電廠，燒失量為3.36%，三氧化硫含量3.5%，強度活性指數為84%；四是粉煤灰，選擇循環流化床粉煤灰，燒失量6.76%，三氧化硫含量3.5%，含水率0.29%，強度活性指數為83%；五是標準砂，選擇某公司生產的標準砂，袋裝，每袋重量20.25kg，其中包含有15個小袋，每一小袋的凈含量為1350g±5g。

2 試驗分析

2.1部分替代爐渣

對熟料和鋼渣的用量進行固定，然后利用循環流化床粉煤灰代替部分爐渣，分析水泥在不同齡期的強度變化規律。

當熟料用量為60%，鋼渣用量為18%時，以循環流化床粉煤灰替代5%的爐渣，發現水泥在各個齡期的抗折強度都有了較為顯著的提高，3d和7d抗壓強度提升達到13.95%，不過28d的抗壓強度從原本的56.33MPa降低到46.49MPa，下降了17.47%，可以看出，循環流化床粉煤灰的添加，會對水泥后期抗壓強度產生明顯影響[1]。

當熟料用量為55%，鋼渣用量為15%時，以循環流化床粉煤灰替代5%的爐渣，結果表明，水泥在各個齡期的抗折強度顯著提高，7d抗折強度的提升幅度達到了19.44%，3d和7d的抗壓強度增加，28d抗壓強度下降且降幅較大。

當熟料用量為50%，鋼渣用量為10%時，以循環流化床粉煤灰替代5%的爐渣，水泥在各個齡期的抗折強度都有了較為顯著的提高，7d抗折強度的提升幅度達到了27.44%，3d和7d的抗壓強度增加，28d抗壓強度下降且降幅較大。

由此可知，利用循環流化床粉煤灰部分替代爐渣后，水泥在各個齡期的抗折強度得到了顯著提升，3d和7d的抗壓強度提升明顯，28d抗壓強度降幅較大，分析原因，一方面是因為循環流化床粉煤灰在與爐渣和鋼渣混合后，能夠實現相互填充，混合料的密度增大，反應后生成的水化產物能夠對漿體孔隙進行填充，從而提高了水泥的早期強度；另一方面，水泥水化后期，循環流化床粉煤灰本身較低的活性導致了水泥整體抗壓強度增長的后勁不足，從而造成了其在28d齡期抗壓強度的下降。

2.2部分替代鋼渣

對熟料的爐渣的用量進行固定，然后利用循環流化床粉煤灰部分替代鋼渣，分析水泥在不同齡期的強度變化規律。

當熟料用量為60%，爐渣用量為17%時，以循環流化床粉煤灰替代5%的鋼渣，則水泥在各個齡期的抗折強度和抗壓強度都得到了一定提升，不過提升效果并不十分明顯。3d齡期的抗折強度從4.15MPa提升到了4.28MPa，抗壓強度從17.78MPa提升到了19.41MPa，28d抗折強度從7.42MPa提升到了7.48MPa，抗壓強度從51.7MPa提升到了52.5MPa[2]。

當熟料用量為55%，爐渣用量為25%時，以循環流化床粉煤灰替代5%的鋼渣，則水泥在各個齡期的抗折強度和抗壓強度同樣得到了增長，其中，3d齡期的抗折強度從3.25MPa提升到了4.58MPa，增幅達到40.92%，提升明顯，7d和28d的抗折強度也有了一定的增長，不同齡期的抗壓強度也呈現出增長的趨勢，以28d齡期為例，抗壓強度從原本的51.56MPa提升到了53.91MPa。

當熟料用量為50%，爐渣用量為35%時，以循環流化床粉煤灰替代5%的鋼渣，水泥在各個齡期的抗折強度和抗壓強度得到了提升。

可以看出，利用循環流化床粉煤灰部分替代鋼渣后，水泥在各個齡期的強度都有提升，分析原因，一是因為相比較鋼渣，循環流化床粉煤灰的活性更高，在水化過程中能夠生成更多的水化鋁酸及C-S-H，而且其能夠激發鋼渣與爐渣本身的活性，提升水化作用，以此來保證水泥的強度；二是粉煤灰在與鋼渣和爐渣混合后，彼此之間相互填充促進了混合物密度的增加，水化反應生成的產物也會對漿體孔隙進行交織填充，進一步提升水泥強度；三是由研究人員提出，鋼渣與爐渣的混合，使得水泥漿體界面的Ca（OH）2取向有所減少，界面厚度則不會出現明顯變化。鋼渣與爐渣、粉煤灰復摻后，水泥漿體界面的Ca（OH）2取向和界面厚度都有所減少，界面性能接近純水泥界面，能夠促進水泥物理力學性能的顯著提高；四是粉煤灰顆粒能夠均勻地分布在水泥漿的基相中，發揮出微細集料的作用，可以將此類硬化漿體看做微混凝土，水泥的強度也因此得到了顯著提升[3]。

3 結論

結合上述試驗研究可知，在摻入5%循環流化床粉煤灰的情況下，水泥在各個齡期的強度都可以達到42.5的等級要求；當鋼渣用量固定時，通過摻加循環流化床粉煤灰的方式，能夠顯著提升水泥的早期強度，不過28d齡期的抗壓強度會有所下降；當爐渣用量固定時，通過摻加循環流化床粉煤灰的方式，能夠顯著提升水泥的早期強度，對于其后期強度影響不大；不同配比條件下，得到的水泥在凝結時間、穩定性、和易性等方面都能夠滿足相關標準和規范的要求，能夠在工程項目的施工建設中直接使用。

參考文獻：

[1]程志，魏林海，韓濤，等.循環流化床脫硫灰渣性質及應用研究進展[J].鍋爐技術，2018，49（05）：34-38.

[2]李端樂.摻超細循環流化床粉煤灰水泥的特性研究[D].中國礦業大學（北京），2018.

[3]李端樂，王棟民，鄭大鵬，等.化學激發劑對大摻量循環流化床粉煤灰水泥力學性能的影響[J].科學技術與工程，2017，17（29）：120-127.

（作者單位：冀中能源峰峰集團有限公司電業分公司）