脱硫石油焦灰对混凝土力学性能的试验研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 3 期 (总 第 2 9 3 期 ) N u mb e r 3 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 3 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE 脱硫石油 焦灰对混凝土力学性能的试验研究 于春志 ,李秋义 ,岳公冰 ,姜辉 ( 青岛理工大学 土木工程学院,山东 青岛 2 6 6 0 3 3 ) 摘要 : 脱硫石油焦灰是炼油厂脱硫后的产物, 含有大量的C a S O 和 C a C O , , 是一种新型的钙质材料。 重点分析了脱硫石油焦灰的不 同掺量对混凝土抗压强度的
2、影响, 得出混凝土中脱硫石油焦灰的最佳掺量。 试验表明: 混凝土中脱硫石油焦灰的最佳掺量为 1 5 。 关键词 : 脱硫石油焦灰;抗压强度 ;掺量 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 6 8 0 3 De s u l f u r i z a t i o n o f p e t r ol e u m c o k e a s h S e x p e r i m e n t a l s t u d y o n t h e m e c h a n i c a l b e h a v i
3、 o r o f c on c r e t e C h u n z h i , L I Qi u y i , Y UEGo n g b i n g, J I ANGHu i ( S c h o o l o f C i v i l En g i n e e r , Qi n g d a o T e c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y, Qi n g d a o 2 6 6 0 3 3 , C h i n a ) Abs t r ac t : Th e d e s u l f u r i z a t i o n o fp e tro l e u m c
4、 o k e a s h i s a p r o d u c t o ft h e r e fin e r y a fte r d e s u l f u r i z a t i o n, whi c h c o nt a i ns a l o t o fCa S O4 a n d Ca CO3 , i s a n e w ma t e ria 1 Thi s pa pe r f o c us e s o n d i ffe r e n t d e s ul f ur i z a t i o n of p e t r o l e u m c o ke a s hs c o n t e n t
5、o n t h e c o mp r e s s i ve s tre ng t h o f c o n c r e t e t o a c q u i r e t he be s t c o n t e n t o fd e s ul fin i z a t i o n o f pe t r o l e u m c o k e a s hEx pe rime nt s s h o w t h a t : t he o p t i ma l c o nt e n t ofd e s u l f u r i z a t i o n of pe t r ol e um c o k e a s h
6、c o n c r e t e i s 1 5 Key wor ds : d e s u l f u r i z a t i o n o f pe tr o l e u m c o ke; c o mp r e s s i ve s t r e ng t h; d os a g e 0 引 言 近年来 我国工业化进程不断加快 , 当然在工业生产流 程 中不可避免的产生大量的工业废渣 , 其产量不断增加 , 2 0 0 4 年 已经达到 1 2亿 t ; 但其综合利用率只有 5 6 7 u 。 循 环流化床燃烧技术 ( C F B ) 是近年发展较快 的高效 、 低污染 的清洁燃烧技术 , 可对
7、石油焦燃烧过程进行脱硫 , 其脱硫 效果较好。 C F B燃烧技术是用于废料燃烧过程脱硫的最佳 的技术2 J 。 石油焦作为高硫含量燃料 , 其 可磨性好 、 热值高 , 较适合于 C F B燃烧蛔 , 但是利用该技术脱硫后产出的脱硫 石油焦灰渣 目前还没有较好 的处理方法。 脱硫石油焦灰其 本身含有大量钙质 、 硅质材料 , 具有 良好的胶凝性能 , 若能 为建筑行业利用 , 既可 以节约资源 , 又可以减少污染 , 具有 显著的经济效益。 本试验对脱硫石油焦灰的性质、 应用作了 介绍 , 对混凝 土的抗压强度进行研究。 1 原材料及 试验仪器 主要原材料包括 : 水泥 , 山水水泥厂生产的
8、 P O4 2 5 级 水泥 , 具体性能指标见表 1 ; 脱硫石油焦灰 , 青岛石化炼油厂 生产的石油焦经循环流化床锅炉燃烧技术脱硫后的产物 , 相应的化学组成和矿物组成见表 2 和图 1 , 其颗粒特征和粒径 分布与普通粉煤灰相近, 堆积密度为 8 0 0 1 0 0 0 k g m 3 ; 砂符 合 J G J 5 2 - - 2 0 0 6 要求的细度模数为 2 4的中粗河砂 , 含泥量 1 6 ; 粗骨料, 崂山产 5 2 5 i n l n 连续级配的花岗岩碎石, 符合 J G J 5 2 - _ 2 0 0 6的要求, 具体性能指标圈 见表 3 o 外加剂, 山东建 科院产聚羧酸
9、高效减水剂; 自来水, 青岛普通自来水。 表 1 水泥的物理力学性能指标 C O 2 C a O S O 3 S i O 2 A 1 2 0 3 Mg O F e 2 0 3 其他 28 4 3 41 9 9 2 4- 3l 1 6 2 O 8l 2 0 7 0 3 O 0 4 7 c a 如 JI 一 L I l _ 山上 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 O 2 0 ( 。 ) 图 1 脱硫石油焦灰 的 X R D图谱 表 3 粗骨料的基本性能 收稿 日期 :2 0 1 3 - 0 9 3 0 基金项 目:国家“ 十二五” 科技支撑计划重点课题资助项 目( 2 0 1 1 B A
10、J 0 4 B 0 5 0 5 ) 68 柏 加 舳 加 0 2 试验 配合 比设计 本试验研究 了脱硫石油焦灰取代部分水 泥对混凝土 力学性能的影 响, 取代率分别为 0 、 5 、 1 0 、 1 5 、 2 0 。 胶 凝材料用量分别为 3 5 0 、 3 9 0 、 4 3 0 、 4 7 0 k g m 3 , 并通过调整用 水量控制混凝土坍落度为 1 6 0 2 0 0 1T I I T I , 试验方案见表 4 。 表 4 单掺脱硫石油焦灰配合比及抗压强度 3 试验 结果及 分析 3 1 和易性分析 由表 5 、 图 2 4 可知 , 当脱硫灰取代率 一定 时 , 胶凝材 料用量
11、越多 , 用水量越多 , 水灰 比变小 ; 当胶凝材料用量一 定时 , 随着脱硫灰取代率 的增加 , 用水量略微增加 , 水灰 比 略微变大。 脱硫灰 中含 C a O、 C a S O 等 , 水化生成 C a ( O H) , 进一步得到钙矾石还有 C S H凝胶 , 用水量随之增加 ; 脱硫 灰的粒度较细 , 与水泥形成更为优 良的颗粒级配 , 比表 面 积较大 , 颗粒界 面间的需水量 随之增加 , 工作性更好。 从试 验过程可以看出 : 掺加脱硫灰 明显改善了混凝土的工作性 能 , 利于混凝土的施工 。 3 2 基本力学性能分析 当胶凝材料总量相同时, 随着脱硫灰取代率的提高, 混
12、凝土 的抗压强度在取代率 0 - 5 之 间降低 , 在 5 1 5 之问 升高 , 在 1 5 - 2 0 之间降低 。 当脱硫灰取代率相同时, 随着 胶凝材料总量的提高 , 混凝土的抗压强度逐渐升高。 脱硫灰 取代率低的情况下其发挥作用不 明显 , 混凝 土的强度主要 由水 泥来决定 , 当取代率逐渐变大时 , 脱硫灰 的作用开始 体现 出来 , 加强 了混凝土的强度 。 但是 , 当脱硫灰取代率 过 大 , 水泥过少时 , 由于其活性低 、 水硬性较差 、 水化热 大等 表 5 单掺脱离石油焦灰时混凝土的力学性能 + 3 5 0 k g m + 4 3 o k g m ? - - 3 9
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