固硫灰与磨细固硫渣复掺用作混凝土掺合料的试验研究.pdf
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1、2 0 1 5年第 1 2期 1 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT P R0DUCTS 201 5 No 1 2 De c e mb e r 固硫灰与磨细固硫渣复掺用作 混凝土掺合料的试验研究 邓天明 , 张凯峰 , 孟 刚 , 刘文欢 , 冯绍航 , 邹月超 ( 1 中建西部建设北方有限公司, 西安 7 1 0 0 6 5 ; 2 西安建筑科技大学 , 7 1 0 0 5 5 ; 3 陕西省建筑科技重点 实验室 , 西安 7 1 0 0 5 5 ; 4 陕西华 电瑶池发电有限公 司, 咸阳 7 1 3 5 0 0 ) 摘 要 : 试验
2、将循环流化床 燃煤 固硫 灰与磨细 固硫 渣按 不 同比例复掺 , 分析 了复掺 灰 的各 项性能 , 研 究 了复掺 灰等质量替代粉煤灰对混凝土工作性能及强度的影响。 结果表明 , 复掺灰 安定性合格 , 固硫灰 占比增 大, 复掺灰 活性 指 数 先 增 大后 减 小 , 需 水 量 比逐 渐 增 大 , 占比 为 4 0 时 活 性 指 数 最 高 为 8 4 2 3 , 占比 5 0 时 , 需 水 量 比满 足 级 灰 要 求 ; 采用减水与保坍 比例 为 1 : O 8的高保坍减水剂 , 固硫灰 占比 4 0 的复掺灰 配制的混凝 土工作性 能及 强度 均优 于粉煤灰混凝土 。 与
3、 C 3 0混凝土相比 , 复掺灰对 C6 0混凝土的 强度特别是早龄期 强度 的贡献更 大。 关键词 : 磨 细固硫渣 ; 掺 合料 ; 工作性 能; 强度 ; 高保坍 Ab s t r a c t : C i r c u l a t i n g fl u i d i z e d b e d c o a l c o m b u s t i o n f l y a s h ( C F B C F ) a n d g r o u n d s l a g ( G C F B C S ) w e r e a d m i x e d a n d t h e p r o p e r t i e s o
4、f t h e a d mi x t u r e we r e a n a l y z e d T h e e q u a l ma s s r e p l a c e me n t o f fl y a s h b y a d mi x t u r e a n d i t s e f f e c t s o n w o r k a b i l i t v a n d t h e s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e w e r e a l s o s t u d i e d T h e e x p e r i me n t a l r e s u
5、 l t s s h o w t h a t t h e s o u n d n e s s o f a d mi x t u r e i s q u a l i f i e d , t h e i n d e x o f a c t i v i t y 0 f a d mi x t u r e i n c r e a s e s fi r s t a n d t h e n d e c r e a s e s w i t h i n c r e a s e of t h e F BC F r a t i o ,o n t h e o t h e r h a n d w a t e r d e
6、 ma n d r a t i o i n c r e a s e s g r a d u a l l y T h e ma x i mu r ia i n d e x o f a c t i v i t y i s 8 4 2 3 wi t h t h e 4 0 F B CF r a t i o the wa t e r d e ma n d r a t i o me e t r e q u i r e me n t o f F A w h e n t h e r a t i o i s l e s s t h a n 5 0 T h e wo r k a b i l i t y a n
7、d s t r e n g t h o f c o n c r e t e ma d e o f wa t e r r e d u c e r w h i c h r a t i o o f wa t e r r e d u c i n g a g e n t a n d s l u mp r e t a i n i n g a g e n t i s 1 : 0 8 a n d a d mi x t u r e wh i c h F BC F r a t i o i s 4 0 i s b e t t e r t h a n n v a s h c o n c r e t e C o mp
8、a r e d wi t h C 3 0 c o n c r e t e t h e a d mi x t u r e c o n t r i b u t i o n t o s t r e n gth e s p e c i a l l y e a r l y a g e s t r e n g t h i s g r e a t e r f o r C 6 0 c o n c r e t e Ke y wo r d s :Gr o u n d c i r c u l a t i n g f l u i d i z e d b e d c o a l c o mb u s t i o n s
9、 l a g ;Ad mi x t u r e s ;Wo r k a b i l i t y ;S t r e n gth ;Hi g h s l u mp r e t e nt i o n 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5 ) 1 2 1 4 一 O 5 0前言 循环 流化床锅炉( C F B C ) 燃煤技术是我 国火 电 厂 目前广泛采用 的一种适用于劣质煤或高硫煤 的 先进 洁净燃煤技术 l l , 随之 而来 的是大量 固硫灰渣 的堆 放 2 0 1 1年 我 国 C F B C 固
10、硫 灰 渣 年 排 放 量 在 8 0 0 0万 t 左右囝 。 随着国家对 C F B C电厂推广力度 的 加大 , 固硫灰渣 的排放量将会继续增长。目前 , 国内 外对 固硫灰渣 的研究主要集 中在水化特性【 3 - 6 1 、 制备 道路材料 7 等 , 对固硫灰渣作为掺合料在混凝土 中 的应 用 研 究较 少 研 究 表 明粉磨 可 改 变 固硫 灰 渣 的 多孑 L 形态从而减少需水量9 1 。 本 文首 次将 固硫 灰 与磨 细 固硫 渣 复 掺 , 用 作 混 凝土掺合料 , 研究其活性指数 、 需水量 比、 净浆流动 度 , 混凝土工作性能和强度 , 并进行相应分析 , 以达
11、基 金 项 目 : 陕 西 省 教 育 厅 重 点 实 验 室 科 研 计 划 项 目 ( 1 5 J S 0 5 1 ) 。 1 4一 到为 固硫灰渣在混凝土中的应用提供指导 , 减少固 废 排放 的 目的。 1 原材 料及试 验 方法 1 1 原材 料 水泥 : P O 4 2 5级水泥 ;矿粉 : $ 9 5级粒化高炉 矿渣粉 ; 粉煤灰 : 级粉煤灰 ; 河砂 : 渭河 区中砂 ; 碎石 : 泾 阳碎石 , 5 - 2 0 m m连续级配 。 水泥 、 矿粉及粉 煤灰的物理性能见表 1 。 外 加 剂 由 西安 某 公 司 生 产 的 聚 羧 酸 系 减 水 剂 ( 以下简称为 J S
12、 , 固含量 4 0 ) 、 聚羧酸系保坍剂 ( 以 下 简称为 B T , 固含量 4 0 ) 按一定 比例混 合而 成 。 固硫 灰 渣 由陕西 某 发 电有 限 公 司提 供 , 固硫 灰 ( 下文以 F表示 ) 为原状灰 , 磨细 固硫 渣 ( 下文以 S 表示 ) 由固硫渣经球磨机粉磨得到 , S细度 ( 4 5 1x m方 孑 L 筛筛余 ) 为 1 5 1 。F与 S按照表 2所示 比例进行 混合得 到复 掺灰 , 混合 比例为质量 比 , 混合方式是 机械搅 拌 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 邓天明 , 张凯峰 , 孟刚 , 等 固硫灰与磨
13、细固硫渣复掺用作混凝土掺合料的试验研究 复掺灰 S i O 2 C a O A 1 2 O 3 F e 2 O 3 S O 3 Mg O T i O 2 M2 0 f - C a O 烧失量 合计 注 : M2 O 为 Na 2 0+ K2 0。 复掺灰化学成分如表 3所示 , 复掺灰主要化学 成分为 S i O : 、 A 1 O , 、 C a O,各化学成分与混合 比例基 本成线性关系 , F与 S混合 比例减小 , S O , 、 f - C a O含 量逐渐减小。 1 2 试 验方 法 1 2 1 复掺灰的物理性能试验 参照 G B T 1 5 9 6 -2 0 0 5 用于水泥和混
14、凝 土中 粉煤灰 对复掺灰的筛余量 、 活性指数 、 安定性进行 试验 。 参照 G B T 8 0 7 7 2 O 1 2 混凝土外加剂匀质性 试验方法 , 称取粉料 3 0 0 g , 水泥与复掺灰 的质量比 为 7 : 3 , 用水量为 8 7 g , 外加剂 由 J S与 B T按 比例复 合 , 掺量 固定 , 测试初始及 2 h净浆流动度。 1 2 2 复掺灰混凝土试验 参 照 J G J 5 5 2 0 1 1 普 通 混凝 土配 合 比设 计 规 程 对复掺灰混 凝土配合 比进行设计 并优化 , 参 照 G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 普通混凝土拌合物性能试验
15、方 法标准 对混凝土拌合物性能进行测试 , 参 照 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普通混凝土力学性能试验方法标准 测试混凝土各龄期抗压强度。 2试 验结 果及 讨论 2 1 复掺灰的物理性能 2 1 1 筛余量 图 1 是复掺灰 4 5 m筛余量的测试结果 。如图 1所示 ,按不同比例混合的复掺灰筛余量介于 F和 S之 间, 且与混合 比例基本成线性关系 , 表明 F与 S 混合后 , 颗粒不会絮结 、 成 团, 复掺灰的筛余量只与 F 、 S的筛余量及混合 比例有关 ,机械搅拌能使灰渣 均匀混合且保持颗粒分散性。 姗 昌 i 寸 14 6 1 4 Z S 复掺灰编号
16、图 1 复掺 灰 4 5 m筛余量 2 1 2 活性 指数 图 2是复掺灰活性指数测试结果。复掺灰作为 水泥混凝 土的掺合料 。 活性指数越高 越有利于复 掺灰 的应用 。如图 2所示 , 复掺灰活性指数均大于 7 5 , F活性指数大于 S , 随着 S与 F混合 比例减小 , 活性指数呈先增加后减小的趋势 。 固硫灰 渣 中无 定形 硅 铝 物 质水 化 过 程 生成 C S H和 C A H凝胶 , 硬石膏溶解后进一步与 C A H反应生成钙矾石 , 这是固硫灰渣活性的主要来源 , 一 1 5一 m 8 6 4 2 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2
17、0 1 5年第 1 2期 混凝土与水泥制品 第 2 3 6期 8 6 8 4 8 2 纂 8 0 7 8 7 6 7 4 7 2 7 0 F F8 F 6 F5 F 4 F2 S 复掺灰编号 图 2 复掺灰活性指数 活性 的高低 由无定形硅铝物质的反应程度决定 。在 无 定 形 硅 铝 物 质 含 量 接 近 的情 况 下 固硫 灰 渣 中 S O 和 f - C a O含量增加 ,反应程度普遍呈先增加后 减小 的趋势f 10 】 , 另外 , 颗粒表面结构疏松 , 液相较容 易进入疏松结构 , 反应更充分l 5 l 。由电镜 图( 图 3 ) 可 以看 出, 与 F相比, S颗粒 的致密程度
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