粉煤灰对钙基固废复合胶凝材料影响试验研究

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随着我国工业的高速发展,煤炭火力发电在我国电力工业中具有重要地位,粉煤灰、脱硫石膏等煤基固废的大量堆存对土地资源、水质、大气、土壤等造成了严重的影响。目前,我国工业固废综合利用已经取得不错的成绩,但与发达国家仍存在很大差距,所以将工业固废应用于制备复合胶凝材料对提高固废资源综合利用有着重要意义。本文选取三个电厂的粉煤灰,在脱硫石膏、电石泥、水泥不变的情况下制备复合胶凝材料,研究粉煤灰与钙基固废的反应机制,主要研究结果如下:(1)通过正交试验以7d、28d无侧限抗压强度作为指标得出三种粉煤灰制备的复合胶凝材料的最优配比。粉煤灰A制备的复合胶凝材料最优配比为粉煤灰掺量为56.25%、脱硫石膏掺量为18.75%、电石泥掺量为10%、水泥掺量为15%,龄期28d抗压强度为3.16MPa;粉煤灰B制备的复合胶凝材料最优配比为粉煤灰掺量为60%、脱硫石膏掺量为20%、电石泥掺量为10%、水泥掺量为10%,龄期28d抗压强度为13.86MPa;粉煤灰C制备的复合胶凝材料最优配比为粉煤灰掺量为50%、脱硫石膏掺量为25%、电石泥掺量为10%、水泥掺量为15%,龄期28d抗压强度为13.41MPa。(2)通过对比不同种类粉煤灰制备的复合胶凝体系宏观性能,发现粉煤灰中氧化钙含量对复合胶凝体系性能有着很大影响。高钙粉煤灰B与C所制备的复合胶凝体系流动度小,低钙粉煤灰A制备的复合胶凝体系流动度是高钙灰胶凝体系的2倍。低钙粉煤灰A制备的复合胶凝体系2h析水率大于5%,28d抗压强度仅为3.12MPa,软化系数小于0.85表现出析水率大、浆液稳定性差、抗压强度低、耐水性一般的特点,而高钙粉煤灰B与C制备的复合胶凝体系则相反。(3)通过XRD与SEM测试对不同种类粉煤灰制备的复合胶凝材料的水化产物与微观结构进行分析,发现高钙粉煤灰B与C的反应程度高于低钙粉煤灰A,它们所参与的复合胶凝材料在水化过程中能够更好的发挥火山灰效应产生更多的水化产物,从而使复合胶凝材料的微观结构变得十分紧密,对抗压强度的提高贡献很大。(4)复合胶凝材料的水化机理是原材料间相互激发并影响的过程,脱硫石膏与水泥为复合胶凝材料提供早期强度,在水泥熟料与电石泥提供的碱性条件下,粉煤灰的火山灰活性不断被激发出来,同时在脱硫石膏的二次激发作用下产生大量钙矾石、水化硅酸钙凝胶与水化铝酸钙凝胶,促使复合胶凝材料的力学性能不断被提高。通过本次试验摸清了粉煤灰、脱硫石膏、电石泥三种固废结合水泥制备复合胶凝材料的反应机制,对后期复合胶凝材料在不同工业领域上的应用具有一定的理论指导意义,为工业固废资源循环利用提供一定的技术参考,具有较高的环境与社会效益。
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