脱硝粉煤灰的NH4HSO4对水泥性能的影响及其调控

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我国燃煤电厂已基本完成脱硝改造,传统粉煤灰已基本被脱硝粉煤灰所取代,脱硝粉煤灰在应用于水泥混凝土时出现了一系列工程问题,阻碍了脱硝粉煤灰的资源化利用,而脱硝副产物硫酸氢铵的存在,是导致脱硝粉煤灰建材资源化利用中问题频出的主要原因。现有研究大多为脱硝对粉煤灰自身的性质变化,而脱硝粉煤灰作为矿物掺合料应用于水泥混凝土的系统研究还比较缺乏,同时硫酸氢铵作为一种硫酸盐,其与碱金属硫酸盐最大的不同是其含有的NH4+在碱性环境下会产生氨气释放,相同摩尔数硫酸盐存在的情况下,氨气释放的过程对水泥粉煤灰体系水化硬化性能影响的大小及程度也是未知的。因此,本文通过采用外掺硫酸氢铵的模拟方法,在系统研究不同氨含量的脱硝粉煤灰对水泥粉煤灰体系主要性能影响的基础上,控制单一变量,开展脱硝粉煤灰不同硫酸盐对水泥粉煤灰体系水化硬化性能的影响,最后,从工程应用的角度,对比研究不同调控措施对于脱硝粉煤灰的处理效果。研究结果表明(1)外掺氨含量在0-5000mg/kg范围内,随着脱硝粉煤灰氨含量的增加,水泥粉煤灰体系流动性降低,标准稠度用水量增加,凝结时间延长,力学性能降低,干燥收缩增大,水泥粉煤灰体系孔隙率增加,大孔数量增加;(2)与硫酸氢铵相同摩尔数的硫酸氢钠和硫酸钠对水泥粉煤灰体系流动度和标准稠度用水量的影响不明显。硫酸钠会减少水泥粉煤灰体系的凝结时间,显著提高其1d、3d强度,但是会降低其7d和28d强度,净浆干缩率最大。而硫酸氢钠对水泥凝结时间无明显影响,会提高复合体系1d、3d强度,但提高幅度低于硫酸钠,增加复合体系的干缩率,但是增加幅度低于硫酸钠和硫酸氢铵。(3)硫酸钠提高水泥粉煤灰体系水化放热峰值,增加其放热总量。硫酸氢铵和硫酸氢钠均会降低水化放热峰值,延缓放热峰值出现的时间,放热总量先减小后增加,但硫酸氢钠的影响介于硫酸氢氨和硫酸钠之间。硫酸氢铵由于引入H+的作用,1d龄期氢氧化钙生成量出现减少;(4)经过第四章的对比研究,表明硫酸氢铵对水泥粉煤灰体系的不利影响主要来源于NH4+;(5)高温灼烧法能够显著降低脱硝粉煤灰氨含量,但是温度高于345℃后,粉煤灰强度活性指数出现下降。加碱加水加热法(烘箱加热+炒制)和恒温恒湿法均能够降低脱硝粉煤灰氨含量,提高其强度活性指数。其中炒制法处理时间短,耗能低,效果优于其他方法。(6)拌合水温度升高,搅拌时间延长,都会导致氨气释放加快,留存在浆体中的氨含量减少。当拌合水温度高于30℃后,氨气释放过快,水泥粉煤灰体系抗压强度下降明显。
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