【摘 要】
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炉底灰（CBA）是火电厂产生的一种残渣,它是沉降在燃烧室底部的重颗粒,约占总煤灰的15～25%。其主要化学成分与粉煤灰相似,在建筑材料领域有较为广阔应用前景。但由于炉底灰成分波动大,含碳量高,活性低等问题,难以充分利用。本研究在机械粉磨的基础上,采用碱激发方式激发炉底灰的活性并加入富钙矿物材料制备碱激发炉底灰复合胶凝材料,为快凝快硬碱激发炉底灰混凝土及其制品制备和应用奠定理论基础。本文以炉底灰为主
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炉底灰（CBA）是火电厂产生的一种残渣,它是沉降在燃烧室底部的重颗粒,约占总煤灰的15～25%。其主要化学成分与粉煤灰相似,在建筑材料领域有较为广阔应用前景。但由于炉底灰成分波动大,含碳量高,活性低等问题,难以充分利用。本研究在机械粉磨的基础上,采用碱激发方式激发炉底灰的活性并加入富钙矿物材料制备碱激发炉底灰复合胶凝材料,为快凝快硬碱激发炉底灰混凝土及其制品制备和应用奠定理论基础。本文以炉底灰为主要硅铝质原材料,水玻璃为激发剂,同时加入S95级粒化高炉矿渣粉、磨细提钛尾渣等富钙矿物材料制备碱激发炉底灰复合胶凝材料,并采用适当的养护方式加速碱激发炉底灰胶凝材料的聚合反应,结合反应产物组成、微观形貌,分析碱激发炉底灰胶凝材料微结构形成和性能发展的差异,研究激发剂种类、富钙矿物材料以及养护温度和湿度等多因素对碱激发炉底灰复合胶凝材料微结构快速形成机制及凝结硬化性能的影响。通过上述研究取得以下主要成果:（1）振动磨的粉磨效率要优于球磨,经过振动磨粉磨15 min的炉底灰比表面积可达746 m~2/kg、28 d反应活性指数为76.4%,经振动磨粉磨60 min的提钛尾渣比表面积为768 m~2/kg,28 d反应活性指数为136.7%。（2）富钙矿物材料可以缩短碱激发炉底灰胶凝材料凝结时间,提高其抗压强度,掺入矿渣的效果要优于提钛尾渣;提高碱含量、降低水玻璃模数可提升胶凝材料的抗压强度。当碱含量为12%、水玻璃模数为1.2时,水胶比为0.5时,加入30%矿渣或提钛尾渣的碱激发炉底灰复合胶凝材料在标准养护条件下养护28 d抗压强度分别为40.4 MPa、29.4 MPa,主要反应产物为碱性铝硅酸盐（N-A-S-H）,水化硅酸钙（C-S-H）、水化硅铝酸钙（C-A-S-H）、单硫型水化硫铝酸钙（AFm）。（3）35℃干热养护可提升胶凝材料早期水化速率,加入30%富钙矿物材料的碱激发炉底灰复合胶凝材料7 d抗压强度比在标准养护条件下高两倍;但其后期强度与标准养护相比差别不大,碱激发炉底灰-矿渣、碱激发炉底灰-提钛尾渣胶凝材料28 d抗压强度分别为42.9 MPa、31.1 MPa。（4）胶凝材料的收缩率随着相对湿度的降低而增大。在高湿度（RH=95%）条件下,碱激发炉底灰胶凝材料的收缩率最低,为0.36%;当相对湿度低于95%时,掺入富钙矿物材料可以降低碱激发炉底灰胶凝材料的收缩率,降低6.44%～42.42%。（5）碱激发炉底灰胶凝材料的抗硫酸钠侵蚀性能优于抗硫酸镁侵蚀,掺入富钙矿物材料有利于提高复合胶凝材料的抗硫酸镁侵蚀性能;碱激发炉底灰-提钛尾渣复合胶凝材料在硫酸镁溶液中抗硫酸盐侵蚀性能要优于掺入矿渣实验组,前者在侵蚀224天后抗压强度腐蚀系数为0.96。
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