粉煤灰高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥緩凝分析

回志峰 周 丹

（1遼寧省建筑材料科學(xué)研究所；2沈陽(yáng)順天建設(shè)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110000）

粉煤灰是火力發(fā)電廠燃煤粉鍋爐排出的廢渣,我國(guó)電力工業(yè)是以燃煤為主,每年排出量已達(dá)2億噸以上,隨著電力工業(yè)的發(fā)展,其排出量還將逐步增加,但我國(guó)對(duì)粉煤灰的利用率不到20%,而且集中在高品位的一級(jí),二級(jí)粉煤灰。眾所周知,粉煤灰的Al2O3含量為20%-30%,比低品位鋁礬土的含量低,但高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥中Al2O3含量約為15%,所以可以利用粉煤灰代替低品位鋁礬土摻與配料,制備高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥[1,2,3]。本文就緩凝物質(zhì)對(duì)粉煤灰高硅貝利特水泥的影響進(jìn)行了分析。

1 原材料及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 原材料

本試驗(yàn)所用工業(yè)原料：石灰石、低品位石膏、粉煤灰。

分析純?cè)噭貉趸\、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、二水石膏、蔗糖（食用級(jí)）。

以石灰石、粉煤灰和低品位石膏為原材料,磨細(xì),混勻,用直徑為20mm的模具擠壓成型,放置于高溫爐中均勻升溫至1300℃,空氣中自然冷卻,將熟料磨細(xì)通過(guò)0.08mm方孔篩,取一部分制成直徑30mm試餅,用維勃稠度儀測(cè)定初凝及終凝時(shí)間。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備：TG328B電光分析天平；SX3-14-16快速升溫電阻爐；NY-300電子液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 調(diào)凝劑對(duì)粉煤灰高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥的調(diào)凝作用

改變?cè)牧?用粉煤灰代替低品位鋁礬土配料,礦物組成不變,測(cè)定不同調(diào)凝劑對(duì)該水泥的調(diào)凝效果,單組分調(diào)凝劑的作用效果如表1所示。

分析表1可知,將單組分蔗糖、氧化鋅、酒石酸鉀鈉、焦磷酸鈉、檸檬酸鈉和三聚磷酸鈉作為調(diào)凝劑加入到粉煤灰高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥中,對(duì)延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間有一定的作用,其中檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉和氧化鋅的調(diào)凝效果較好,隨著摻量的增加檸檬酸鈉使水泥的初凝時(shí)間從20min增加到60min；酒石酸鉀鈉從21min增加到76min；氧化鋅從27min增加到54min,而蔗糖、焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉的作用效果不明顯,初凝時(shí)間最長(zhǎng)41min,最短18min。

表1 單組分調(diào)凝劑對(duì)粉煤灰硫鋁酸鹽水泥的作用結(jié)果

復(fù)合調(diào)凝劑的作用效果如表2所示,其中檸檬酸鈉與酒石酸鉀鈉兩種有機(jī)調(diào)凝劑復(fù)合作用效果較好,初凝時(shí)間達(dá)到57min,終凝時(shí)間119min,其他組合調(diào)凝效果差，最短的初凝時(shí)間只有14min。

表2 復(fù)合組分調(diào)凝劑對(duì)粉煤灰硫鋁酸鹽水泥的作用結(jié)果

2.2 調(diào)凝劑對(duì)粉煤灰高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥強(qiáng)度影響

加入調(diào)凝劑后,粉煤灰硫鋁酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度變化分析結(jié)果如圖1所示,酒石酸鉀鈉和檸檬酸鈉為調(diào)凝劑的水泥試樣1d抗壓強(qiáng)度分別低于試驗(yàn)凈漿2MPa和3.9MPa,而加入氧化鋅的試樣1d強(qiáng)度基本接近于試驗(yàn)凈漿；氧化鋅和酒石酸鉀鈉水泥試樣的3d強(qiáng)度有小幅度增長(zhǎng),而檸檬酸鈉為調(diào)凝劑的水泥試樣3d強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速,甚至超過(guò)了試驗(yàn)凈漿；氧化鋅為調(diào)凝劑的水泥試樣7d強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到總強(qiáng)度的90%以上,數(shù)值為80.5MPa,并超過(guò)了試驗(yàn)凈漿的7d強(qiáng)度76.3MPa。加入調(diào)凝劑酒石酸鉀鈉和氧化鋅的水泥試樣28d強(qiáng)度略低于試驗(yàn)凈漿,而檸檬酸鈉的后期強(qiáng)度反而高于試驗(yàn)凈漿,達(dá)到94.1MPa。綜上所述,氧化鋅作調(diào)凝劑對(duì)水泥的早期強(qiáng)度有利,但后期強(qiáng)度略微降低；檸檬酸鈉作調(diào)凝劑時(shí),水泥的早期強(qiáng)度較低,但對(duì)于后期強(qiáng)度無(wú)不利影響,由于促進(jìn)了水泥的后期凝結(jié)硬化,使水泥強(qiáng)度有一定的提高。

圖1 調(diào)凝劑對(duì)抗壓強(qiáng)度影響

表3 水泥凈漿性能測(cè)試結(jié)果

表4 加調(diào)凝劑后水泥抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

1）粉煤灰硫鋁酸鹽水泥效果較好的調(diào)凝劑是氧化鋅、酒石酸鉀鈉和檸檬酸,初凝最長(zhǎng)達(dá)75min,酒石酸鉀鈉和檸檬酸復(fù)合效果較好，初凝時(shí)間在50min以上。

2）強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),氧化鋅組早強(qiáng)度較高,而后期強(qiáng)度有所下降；檸檬酸組早強(qiáng)較低,28d強(qiáng)度高。

[1]袁潤(rùn)章.膠凝材料學(xué)[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1996：1～7.

[2]鐵大武，李生慶.摻粉煤灰的硫鋁酸鹽水泥混凝土的配制.混凝土[J]，1994：3：49-51.

[3]馮培植，李發(fā)堂.利用粉煤灰燒制低鋁硫鋁酸鹽水泥的初步探討[J].水泥技術(shù)，1999(3)：17～19.