粉煤灰硅酸盐水泥的研制

王军科

摘要：本文研究了不同投加量、不同水胶比、不同固化年限下粉煤灰硅酸盐水泥的水化进度，各组分含量及各种力学性能。阐明粉煤灰在水泥基材料中的作用，了解粉煤灰对水化过程中组分形成的影响，为粉煤灰在水泥基材料中的合理有效应用提供理论依据，作为粉煤灰硅酸盐水泥制备的理论依据。

关键词：水泥基材料；粉煤灰；水化机理；配比

目前，中国正处于现代化快速发展阶段。水泥、钢铁和木材是基础建设的三大材料。水泥是建筑工程中最重要的建筑材料之一，因此，它开发和应用了建筑材料。其重要意义直接关系到人们生活条件的改善和改善。“绿色建材”是指采用清洁生产技术，自然资源和能源消耗较少，工业或城市生活垃圾大量使用无毒，无污染，无放射性生产的建筑材料，有利于对环境保护和人类健康。在中国，由于电力和火电行业的发展，大大小小的电厂不断排放大量的粉煤灰，堆积如山。这不仅造成了巨大的环境污染，阻碍了经济发展，而且还构成了土地资源。威胁，粉煤灰综合利用是国家废弃物管理的重要组成部分，迫切需要粉煤灰的综合利用。

1、某地粉煤灰的化学成分及主要性能

粉煤灰是从火力发电厂排出的粉状废物。据不完全统计，中国粉煤灰的年排放量已达到约3亿吨，累计累计2000吨。如今，在促进可持续发展和保护环境方面，粉煤灰资源再生技术已成为一个热门话题。讨论粉煤灰硅酸盐水泥的水化进程，各组分的含量以及在不同用量下性能是否符合标准，不同水胶比和不同熟化年限的影响。粉煤灰在水泥基材料中的作用明确定义为实现合理使用。了解粉煤在水合过程中的各种影响以及对各组分产品的某些特定影响的形成。通过合理推理分析，研究了粉煤灰硅酸盐水泥硬化过程中不同龄期粉煤灰的物理化学状态；根据硬化产品的结构和性能，粉煤灰在水泥中进行了有效分析。CaO在硬化过程中的需求模式；不同含量的粉煤灰-水泥复合体系的物理化学性能可以接近硬化后普通硅酸盐水泥的理化性能。这项研究的目的是使用粉煤灰作为外加剂。目的是有效减少工业废渣的储存量，实现粉煤灰资源的再利用，为今后大规模生产粉煤灰硅酸盐水泥提供一些理论依据。

1.1粉煤灰的排放

粉煤灰又称粉煤灰，是一种粉末状物质，它很细，可以在空气中流动，并可以通过特殊设备进行收集。通常所说的粉煤灰是指煤粉燃烧后的电厂在锅炉内燃烧后的烟气从烟道排出后，由集尘器收集。粉煤灰是排放量最大的工业废物。它通过两种方式排出干湿排水管。湿排是通过管道和砂浆泵由粉煤灰制成的排灰系统，并通过高压水力发送到灰场或河流、湖泊和海洋。湿灰分为灰渣和灰混合。目前，国内大部分电厂均采用湿法排输，干排将收集到的飞灰直接输入灰仓。

1.2粉煤灰的化学组成及化学性质

SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO及未燃尽碳是粉煤灰的主要化学组成，其类似于粘土的化学组成，粉煤灰中的这些含量直接关系列它用作建材原料的优劣。

以上分析表明，粉煤灰活性的激发需要一定的碱度，复合活化剂中的链烷醇胺是碱性的。因此，在水泥-粉煤灰-复合活化剂体系中，粉煤灰的水化可能不完整，取决于由水泥熟料水合产生的Ca（OH）2的速率和量，复合兴奋剂总是可以发挥碱性物质的激发作用。此外，碱度较高的环境会加速粉煤灰中Al2O3等酸性氧化物的玻璃质结构的分解，并释放活性酸性氧化物。复合活化剂中的SO2-4与释放的活性氧化物反应。在钙钒的情况下，即使当飞灰中的CaO含量高时，甚至直接形成CSH凝胶产品。因此，掺入复合活化剂的大量粉煤灰水泥在水合的早期阶段可显示出高强度。

1.3粉煤灰主要矿物成分

粉煤灰的矿物组成非常复杂，主要分为非晶相和结晶相两大类。非晶态相主要为玻璃态，约占粉煤灰总量的50%～80%，是粉煤灰的主要礦物成分。它含有很高的化学内能，具有良好的化学活性。飞灰的主要结晶相主要在燃烧区形成。有莫来石、云母、石英、长石、赤铁矿、磁铁矿和少量钙长石、方镁石、石膏、硫酸矿物、游离石灰、方解石、金红石等。它们通常被玻璃相包围，粉煤灰颗粒在一些表面上附着有微小的晶体。

1.4粉煤灰硅酸盐水泥的各项力学性能

飞灰的颜色较深，接近灰色至灰黑色，其Fe2O3含量低，含碳量高。因此，灰的松散重量仅为505公斤/立方米，低于全国平均水平的1/3或更多，其细度按GB146-90“规格”的规定为45μm，筛余率为48%，达Ⅱ级灰分标准，粉煤灰表的原始面积为253.9m3/kg，需水约为30%左右，是中等需水量。

硬化浆料抗压强度与孔隙率之间的变化规律是：当粉煤灰用量增加时，浆料的抗压强度减弱，孔隙率先减小后增加。当含量在15%和20%之间时，孔隙率具有最低值，并且抗压强度未达到最大值。初步预测水泥水化的凝胶强度大于粉煤灰的凝胶强度。为了验证这个结论，需要大量的实验来完成，但是浆体的孔隙率随着飞灰含量的增加而增加。相反，抗压强度与飞灰含量之间的关系。

2、粉煤灰硅酸盐水泥的研制

2.1粉煤灰硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥代号为P·F。由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

2.2试制产品的主要原材料

粉煤灰：福建省某地1号和2号干粉煤灰样品；实验中的粉煤灰是原粉煤灰，粉煤灰（包括预处理和活化）和磨碎的粉。粉煤灰由原始粉煤灰粉碎，其细度为0.045μm方孔筛剩余12.5%，比表面积为356.8m2/kg。预处理后的粉煤灰由原粉煤灰或粉煤灰通过化学方法活化制备。硅酸盐水泥和水泥熟料：由湖北华新水泥有限公司生产厂提供，水泥是普通硅酸盐水泥42.5，熟料是52.5硅酸盐水泥熟料。

2.3粉煤灰硅酸盐水泥的配比及性能

根据按比例设计的干基组分的重量百分比称量每组水泥，然后放入陶瓷砂浆中，并通过研磨方法均化。研磨和混合均化时间不少于5分钟，并形成各组不同的组合物，与水泥粉煤灰相比，随着添加剂的添加，硅酸盐水泥强度降低。为了提高粉煤灰硅酸盐水泥的早期强度，国内外同行的研究成果已尝试加快粉煤灰和矿渣的水泥掺量，即使粉煤灰和矿渣玻璃体的潜在活性在骨料中，SiO2，Al2O3，Fe2O3等组分由骨架变成“游离”状态的离子或离子基团，而Ca2+和OH-在水溶液中生成CSH、CAH和CF-H等水硬性矿物，也被称为激活治疗。

机械活化，也称为物理活化，是利用粉碎或研磨的方法来提高水泥的细度，增加水泥的比表面积，使水泥渣和飞灰玻璃质集料与水有更大的接触表面，Si）O，Al2O3等组分溶解于水溶液中，或在边界处直接生成水力矿物。水泥粉磨越细，即比表面积越大，水泥颗粒与水的接触面积越大，矿渣或粉煤灰的水合作用越快，并且早期强度越高。在实验室水泥制品中，粉煤灰的强度比原粉煤灰高20%～30%。研磨后，地面粉煤灰的0.045mm方孔筛余物比原来高出48%。降至12.5%，比表面积从253.9m2/356.8m2/kg增加到28d后，强度提高20%～30%。

3、结语

综上所述，从上述粉煤灰质量检测结果来看，除灼烧失碳指标高外，其余成分均可达到Ⅱ级粉煤灰。使用资源标准，只要试图稍微改变锅炉的燃烧系统或运行，就可以减少粉煤灰的损失，从而使粉煤灰的质量完全达到现有的资源标准。为了提高其早期强度，机械强度（可用于增加通过粉煤灰的水泥强度。60.5%的粉煤灰硅酸盐水泥可以通过将60兆帕普通硅酸盐水泥熟料与50%原粉煤灰混合并通过研磨使其均匀化来生产。

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