粉煤灰高硅贝利特硫铝酸盐水泥缓凝分析

回志峰 周 丹

（1辽宁省建筑材料科学研究所；2沈阳顺天建设集团有限公司，辽宁 沈阳110000）

粉煤灰是火力发电厂燃煤粉锅炉排出的废渣,我国电力工业是以燃煤为主,每年排出量已达2亿吨以上,随着电力工业的发展,其排出量还将逐步增加,但我国对粉煤灰的利用率不到20%,而且集中在高品位的一级,二级粉煤灰。众所周知,粉煤灰的Al2O3含量为20%-30%,比低品位铝矾土的含量低,但高硅贝利特硫铝酸盐水泥中Al2O3含量约为15%,所以可以利用粉煤灰代替低品位铝矾土掺与配料,制备高硅贝利特硫铝酸盐水泥[1,2,3]。本文就缓凝物质对粉煤灰高硅贝利特水泥的影响进行了分析。

1 原材料及实验方法

1.1 原材料

本试验所用工业原料：石灰石、低品位石膏、粉煤灰。

分析纯试剂：氧化锌、酒石酸钾钠、柠檬酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、二水石膏、蔗糖（食用级）。

以石灰石、粉煤灰和低品位石膏为原材料,磨细,混匀,用直径为20mm的模具挤压成型,放置于高温炉中均匀升温至1300℃,空气中自然冷却,将熟料磨细通过0.08mm方孔筛,取一部分制成直径30mm试饼,用维勃稠度仪测定初凝及终凝时间。

1.2 实验仪器设备

实验主要仪器设备：TG328B电光分析天平；SX3-14-16快速升温电阻炉；NY-300电子液压实验机。

2 实验结果与分析

2.1 调凝剂对粉煤灰高硅贝利特硫铝酸盐水泥的调凝作用

改变原材料,用粉煤灰代替低品位铝矾土配料,矿物组成不变,测定不同调凝剂对该水泥的调凝效果,单组分调凝剂的作用效果如表1所示。

分析表1可知,将单组分蔗糖、氧化锌、酒石酸钾钠、焦磷酸钠、柠檬酸钠和三聚磷酸钠作为调凝剂加入到粉煤灰高硅贝利特硫铝酸盐水泥中,对延长凝结时间有一定的作用,其中柠檬酸钠、酒石酸钾钠和氧化锌的调凝效果较好,随着掺量的增加柠檬酸钠使水泥的初凝时间从20min增加到60min；酒石酸钾钠从21min增加到76min；氧化锌从27min增加到54min,而蔗糖、焦磷酸钠、三聚磷酸钠的作用效果不明显,初凝时间最长41min,最短18min。

表1 单组分调凝剂对粉煤灰硫铝酸盐水泥的作用结果

复合调凝剂的作用效果如表2所示,其中柠檬酸钠与酒石酸钾钠两种有机调凝剂复合作用效果较好,初凝时间达到57min,终凝时间119min,其他组合调凝效果差，最短的初凝时间只有14min。

表2 复合组分调凝剂对粉煤灰硫铝酸盐水泥的作用结果

2.2 调凝剂对粉煤灰高硅贝利特硫铝酸盐水泥强度影响

加入调凝剂后,粉煤灰硫铝酸盐水泥的抗压强度变化分析结果如图1所示,酒石酸钾钠和柠檬酸钠为调凝剂的水泥试样1d抗压强度分别低于试验净浆2MPa和3.9MPa,而加入氧化锌的试样1d强度基本接近于试验净浆；氧化锌和酒石酸钾钠水泥试样的3d强度有小幅度增长,而柠檬酸钠为调凝剂的水泥试样3d强度增长迅速,甚至超过了试验净浆；氧化锌为调凝剂的水泥试样7d强度已经达到总强度的90%以上,数值为80.5MPa,并超过了试验净浆的7d强度76.3MPa。加入调凝剂酒石酸钾钠和氧化锌的水泥试样28d强度略低于试验净浆,而柠檬酸钠的后期强度反而高于试验净浆,达到94.1MPa。综上所述,氧化锌作调凝剂对水泥的早期强度有利,但后期强度略微降低；柠檬酸钠作调凝剂时,水泥的早期强度较低,但对于后期强度无不利影响,由于促进了水泥的后期凝结硬化,使水泥强度有一定的提高。

图1 调凝剂对抗压强度影响

表3 水泥净浆性能测试结果

表4 加调凝剂后水泥抗压强度试验结果

3 结论

1）粉煤灰硫铝酸盐水泥效果较好的调凝剂是氧化锌、酒石酸钾钠和柠檬酸,初凝最长达75min,酒石酸钾钠和柠檬酸复合效果较好，初凝时间在50min以上。

2）强度试验发现,氧化锌组早强度较高,而后期强度有所下降；柠檬酸组早强较低,28d强度高。

[1]袁润章.胶凝材料学[M].武汉：武汉工业大学出版社，1996：1～7.

[2]铁大武，李生庆.掺粉煤灰的硫铝酸盐水泥混凝土的配制.混凝土[J]，1994：3：49-51.

[3]冯培植，李发堂.利用粉煤灰烧制低铝硫铝酸盐水泥的初步探讨[J].水泥技术，1999(3)：17～19.