摘 要:用高碳粉煤灰及石灰石、石膏等为原料,在1 250 ℃条件下烧成了高铁贝利特硫铝酸盐水泥,其主要矿物组成C2 S为51 %～55 %, C4A3. S为20 %～30 %, C4AF为12 %～25 %;水泥1 d强度达35MPa, 28 d强度达66 MPa。试验结果发现:熟料早期强度随C4A3. S和C4AF含量的增加而增大,而C2 S则更有利于后期强度的发挥;水泥强度随石膏掺量的增大而增加,但掺量不宜过多,否则反而会造成强度下降。
关键词:高碳粉煤灰;高铁贝利特硫铝酸盐水泥;石膏掺量
中图分类号: TQ 172. 1 文献标识码:A
引言
由于煤粉燃烧温度低或受煤粉中某些矿物质的影响,电厂排出的粉煤灰往往燃烧不完全,含碳量较高,容易吸水。无论是将其用做水泥混合材还是用做混凝土掺加料,其利用都受到一定限制,综合利用率很低。而贝利特硫铝酸盐水泥则以其烧成温度低、后期性能优良得到了较多的研究[ 1 - 2 ] 。在配制硫铝酸盐水泥时,若只有早强矿物C4A3.S的存在,则需要较多的资源稀缺的铝矾土进行配料。为节省铝矾土资源,本文尝试通过提高贝利特硫铝酸盐水泥中另一种早强矿物C4AF的含量,即利用高碳粉煤灰生产高铁贝利特硫铝酸盐水泥。
1 原料及配料计算
1. 1 原料
试验采用工业石灰石、粉煤灰为原料,校正原料采用铝矾土以及化学纯二水石膏、Fe2O3 等。原料的化学成分如表1所示。
1. 2 配料
设计熟料矿物组成为: C2 S含量51 % ～55 %,C4A3.S含量20 %～30 % , C4AF含量12 %～25 %。熟料化学成分和计算矿物组成如表2所示。
2 试验方法
2. 1 煅烧试验
先将配好的生料在振动磨中进行粉磨,控制细度为0. 08 mm方孔筛筛余< 10 % ,然后加入10 %左右的水,用试模压制成Φ 25 mm ×10 mm的小试饼,放入高温炉中煅烧至1 250 ℃,保温0. 5 h,取出吹风冷却。
2. 2 强度测试
将各试样掺加不同量的二水石膏,放入振动磨中粉磨至0. 08 mm筛筛余< 10 %,按水灰比W /C =0. 40将水泥拌和,做成2 cm ×2 cm ×2 cm小试块,放入标准养护箱中养护至相应龄期,然后测试水泥试块的各龄期抗压强度。测试结果见表3。
由表3可见,熟料的早期强度随C4A3.S和C4AF含量的增加而增大,而C2 S含量高的水泥(如C样) ,其28 d强度增进率较高,更有利于水泥后期强度的发挥;对高铁贝利特硫铝酸盐水泥来讲,水泥强度随石膏掺量的增大而增加,但石膏掺量过多(超过13. 0%
3 结论
3. 1 利用高碳粉煤灰等工业废料烧制高铁贝利特硫铝酸盐水泥是完全可行的。这种配制方法不仅利用了废渣,有利于环保,而且可以降低生产成本,为利用率较低的高碳粉煤灰的综合利用探索出一条新的途径。
3. 2 熟料早期强度随C4A3.S和C4AF含量的增加而增大,而水泥强度则随石膏掺量的增加而增大,但石膏掺量不宜过多,否则反而会造成强度下降。
3. 3 高铁贝利特硫铝酸盐水泥将C4A3.S和C4AF的早强与C2 S的后强结合起来,使水泥的早期、后期强度均较高,其1 d抗压强度可达35MPa, 28 d抗压强度可达66MPa。
参考文献:
[ 1 ] 冯培植,李发堂. 新型贝利特水泥的研制[ J ]. 水泥,1999, (11) : 4 - 7.
[ 2 ] Popescu C D , Muntean M , Sharp J H . Industrial trialp roduction of low energy belite cement [ J ]. Cemen t andConcrete Composites, 2003, 25 (7) : 689 - 693.
[ 3 ] 沈威,黄文熙,闵盘荣. 水泥工艺学[M ]. 武汉:武汉工业大学出版社, 1991. 290 - 292.
[ 4 ] 麦赫塔P K,波里夫卡M. 膨胀水泥[A ]. 第六届国际水泥化学会议论文集(第三卷水泥及其性能) [ C ]. 北京:中国建筑工业出版社, 1980. 242.
