CFB锅炉灰渣活化剂筛选试验研究

CFB锅炉灰渣活化剂筛选试验研究

科学研究CFB锅炉灰渣活化剂筛选试验研究龚洛书杨建新（中国建筑科学研究院‘黄婉利（镇海石化公司研究中心柳春圃（中国冶金建筑研究总院重点对N型活化剂及其活化后CFB灰渣主要物理力学性能作了描述，发现这种活化后的CFB灰渣具有强度高，收缩变形小，后期略有微膨胀，抗碳化性能好等特点，是适用于制作墙体材料制品的好原材料。

　　09：B 1试验目的为了改善CFB灰渣的性能，开辟其综合利用的途径，我们粉煤灰、硬石音等工业废渣的改性经验，采取了掺用活化剂的改性措施，并对多种活化剂进行了筛选试验，以求得到一种既能活化CFB灰渣使其综合性能指标达到普通建筑石膏水平，而活化成本又较低的适宜活化剂品种和可行的活化工艺。

　　2试验条件和方法本试验采用了镇海公司提供的数量有限的美、韩两国的CFB灰渣。试验条件和方法为：30mm立方体试件的抗压强度，作为主要控制和比较指标；试验用灰渣的细度，一律控制在008号筛筛余在14%16%范围内；试件成型Id后拆模，并立即进行抗压强度试验，或在50°±3C恒温烘箱内烘干24h后进行破型试验；试验均在室温纠30C条件下进行。

　　3筛选试验结果单一型活化剂：主要选用了A型、N型、AS型等单一无机盐作活化剂。

　　复合型活化剂：是由两种以上无机盐类复合的活化剂，主要有PS型、DL型、GP型无机盐及与之复合的单一型无机盐。

　　混合型活化剂：是由有机类减水剂和无机盐组合而成，主要为混I型、混I型及混H型三种。

　　活化剂筛选试验共使用由12种不同无机盐和有机盐配制的30多种活化剂配方，以及其不同掺量进行试验。现将一些规律性较好，有价值的试验结果列于表1、表2及表3.单一型活化剂筛选试验结果序CFB灰渣活化剂p抗压强度（MPa）美混1号N型美混1号N型美灰1号N型美灰2号A型美灰2号A型韩混2号N型韩混2号N型一韩混2号A型韩混2号AS型韩渣3号磨细韩灰3号N型韩3号磨细N型一注：①表中符号：fid―Id拆模后未经烘干的抗压强度（MPa）；*参加本项目研究的还有：肖若平、檀革江等。

　　6/2002粉煤灰fd―ld拆模烘干24h的抗压强度CMPa）；fm―烘干24h后浸水2h的抗压强度（MPa）；K一软化系数，K=fm/fd；P―气干表观密度（kg/m3）；W/C―水灰比。

　　②活化剂掺量为灰渣质量的百分数。

　　表2 CFB灰渣硬化体的28d强度序号灰渣品种活化剂养护条件抗压强度f28d（MPa）类型捧量（％）美混1号常温潮湿养护28d美混1号N型同上美混1号N型同上GP型表3单一型活化剂与石裔复合的试验结果序号灰渣品种类型：-美灰1号GP型N型美灰1号GP型N型美灰1号GP型A型为了验证N、A型活化剂与石音（GP型）的复合效果，我们还进行了干CFB灰渣中单掺石膏的对比试验，结果证明单掺石音的增强效果不如石膏与N型活化剂的复合增强效果好。

　　表4经活化改性的CFB灰浆的凝结时间和脱模强度~CFB活化剂w/（：凝结时间（h：min）抗压强度（MPa）号品种类型惨量（％）W/C初凝终凝lh6h韩灰3号N型韩灰3号N型GP型韩灰3号N型GP型韩灰3号N型GP型建筑石膏4结果分析与讨论表1表4的试验结果说明，采用不同类型、不同掺量的活化剂所配制成的不同品种CFB灰渣试件的抗压强度相差很大。但从中可以看出一个很明显的规律，即除个别者外，掺人活化剂后，其早期强度均可提高一倍至数倍。Id脱模后的抗压强度最高可达68MPa，而经24h烘干的强度，则最篼可达13 17MPa，即可以达到或超过同条件下普通建筑石膏的从表中还可看出，不同类型、不同掺量活化剂的活化效果也不相同，可以归纳出以下几点：单一型活化剂活化效果较好，特别是N型活化剂效果更明显（表1）。掺1%N型活化剂的韩混2号的为不掺时的2. 7倍；而美混1号掺1%型活化剂后为不掺时的4倍。随着活化剂掺量的增加，其增强效果也在增大。如掺2%N型活化剂的美混1号CFB渣的fd增至9.05MPa，为掺1%时的1.2倍，为不掺活化剂时的4. 6倍，而掺3.3%N型活化剂的美灰1号的fd可高达15MPa，为不掺活化剂的6倍（表1序号5）。但掺量太大试件表面有泛白现象，所以我们认为选择1%2%的掺量，较为适宜。

　　A型单一活化剂的活化效果也比较好，但其泌水性较严重，且价格比N型昂贵，故不推荐。表2的试验结果则说明，掺不掺活化剂的试件潮湿养护28d的抗压强度都可达到1315MPa.复合型及混合型活化剂的增强效果多数不够明显，只有当与石音复合时，强度才有较大的提篼。为减少CFB灰浆泌水性而掺人减水剂及高效减水剂配成的混I型及混I型活化剂，也只能改善大水灰比的CFB灰浆泌水性，并无明显的增强效果。

　　单一N型活化剂与半水石音复合使用，既可取得明显的活化增强效果（表3又可大大缩短CFB灰浆的凝结时间，减少其泌水，即综合改善其凝结性能）。例如，当N型活化剂掺量为1.0%，石膏掺量为25%时，灰浆的终凝时间已可缩短至35min；而当石膏掺量增至50%时，其凝结时间可缩短至25min，但lh脱模强度仍不能满足生产工艺要求。当石音掺量增至100%时，其lh强度已可满足快速脱模的要求（1.45MPa）。因此，可以认为，N型活化剂（掺量1%左右）与半水石膏复合（掺量25%100%）是较为理想的，用其活化的CFB灰渣Id烘干强度已经接近或超过建筑石膏的水平。

　　A型活化剂也可与石膏复合取得类似的效果，只因A型活化剂成本较篼，才未考虑采用。

　　韩灰、韩渣与韩混灰浆活化后均有假凝现象。

　　5活化CFB灰渣的性能我们还进行了如下试验验证工作：抗压强度是表征材料性能的最主要技术指标，不同试件尺寸和不同养护方法对它有不同影响。

　　1）试件尺寸对强度的影响。为了节约材料，上述的抗压强度试验都是采用3X3X30mm小试件进行的，此种试件的试验结果与按GB9776规定的4X 40X62.5mm标准试件试验结果之间的关系如何，是否可信，为了确定它们之间的换算关系，我们用普通建筑石膏专门制作了两种不同尺寸的试件各10组。

　　并在同条件下进行了抗压强度对比试验。

　　件的抗压强度需乘以卩=1.16的换算系数，即：f40 5mm试件的抗压强度16，标准差==15，变异系数较小（S=0.115），说明试验是可信的。

　　2）不同养护条件对强度的影响。选用了干热、常温自然养护、低温养护不同养护方法进行对比试验，试验结果列于表5.表5养护方法对抗压强度的彩响韩渣2号Id脱模不养护50'C干热养护（供干）韩渣2号50C蒸气养护韩灰3号N型在1015C条件下养护韩灰3号同上韩渣3号0室内常温潮湿养护韩渣3号N型室内常温潮湿养护7美混1号08美混4号N型1室内常温潮湿。5养护n室内常温自然。5养护注：试件成型后放置Id脱模后进行养护。

　　表5的试验结果说明：CFB灰渣试件采用50C干热养护（烘干），养护Id后的抗压强度仅为28d常温潮湿养护的3%左右。但若采用蒸气养护，则其强度更低（序号2）。

　　由于CFB灰渣具有一定水硬性，所以，在室内常温（25C左右）潮湿条件下养护，早期强度的增长较在室内常温自然养护（不经常浇水）增长快，无论掺与不掺N型活化剂，其14d的强度都可达I3l4MPa（与普通建筑石膏相当）。但在常温自然养护（不浇水）时‘则达不到。从养护温度的角度看，无论掺与不掺活化剂，其常温养护的试件，28d的抗压强度都比在115'C条件下养护的试件强度约高出30%左右。可以认为，CFB灰渣试件不宜在5'C条件蒸养，但在常温潮湿条件下，或先潮湿，后干燥的条件下养护烘干，对其强度的增长是较有利的。

　　为了验证活化CFB灰渣硬化体的收缩膨胀性能，我们采用掺入1%N型活化剂及不惨活化剂的CFB灰渣与普通建筑石膏，同时制作40X 160mm的试件各一组，经一d后脱模，在恒温恒湿试验室中进行收缩试验，其试验结果列于表6.活化CFB灰渣收缩率比较（mm/m）号品种类型掺量（d）6/2002粉煤灰3d略大于普通建筑石儋，7d后水份蒸发基本停止，不仅不收缩还略有膨胀，掺入N型活化剂的试件微膨胀现象更为明显。

　　前面表2的试验资料已经说明，CFB灰渣CaO/S03（钙硫比）较高（1. 562.22），与水拌合后呈碱性，pH值达1213，（而普通建筑石儋则呈酸性，其PH值仅为67），说明CFB灰渣属强碱性材料。

　　试验还发现，成型后室内放置三个多月的试件，破型后用酚酞溶液检验，其碳化深度已达左右，说明其碳化速度是很快的。

　　由此可见，硬化后的CFB灰渣，其水化产物中存在着较多的Ca（OH）2，故呈碱性。它在空气中与C02相互作用，形成碳酸钙（CaC03）。这即是CFB灰渣的碳化过程。

　　为了了解CFB灰渣试件碳化后强度的变化情况，我们将两。组40X40X40mm的活化CFB灰渣试件，放人C02浓度为20%的人工碳化箱内，碳化5d后进行破型试验，发现已全碳化，其深度大于20mm，碳化后试件的表观密度比碳化前增长约11%，抗压强度增长24%以上，试验结果见表7.表7 CFB灰渣硬化体的碳化后性能序*洛活化剂表观密度（kg/m3）抗压强度（MPa）号品种类型接童《）W/C拔化前《化后拔化前碳化后增（妓注：试件自然养护14d后进行碳化。

　　吸水率与软化系数试验说明，无论掺与不掺活化剂的CFB灰渣，其吸水率与软化系数都差不多。其吸水率一般为20%30%，其软化系数为。30.5.与普通建筑石音硬化体相比，吸水率较低，而软化系数稍高，说明其耐水性能较好。

　　为了便于比较，现将上述活化CFB灰渣硬化前后的主要物理力学性能，连同其标准稠度、凝结时间、表观密度等性能指标，与未活化灰渣和普通建筑石音硬化体的有关指标汇总列于表8.相对比较之下，可以使我们了解到活化CFB灰渣的一些独特的性能。

　　表8活化CFB灰*主要物理力学性能项目名称号活化CFB灰未活化CFB（掺Nil%）灰渣建筑石膏1标准稠度（％）2凝结时间，初S不小于终不大于3表观密度，（kg/m3）4抗压强度，虬烘干，（MPa）5软化系数6收缩率（mm/m）7碳化强度系数8吸水率（％）9外观颜色浅灰到深灰白至灰白色6结论掺人N型活化剂对低品位的CFB灰渣有较好的活化作用。与不掺活化剂的灰渣相比，掺人1%2%的N型活化剂可使其硬化体的早期抗压强度有较大提高，对其凝结性能也有一定改善。虽然其ld烘干强度仅为普通石膏的50%，但后期强度仍继续增长，至28d则与之相当或超过它。

　　为了大幅度改善灰浆的凝结性能，除掺人N型活化剂外，还可根据使用要求，掺人一定量普通石音粉。

　　与普通建筑石膏相比，活化CFB灰渣还具有碳化速度快、碳化后密度增加、强度提高、硬化过程中有微膨胀现象、收缩率小和吸水率较小、耐水性较好等特点。

　　试验证明，活化CFB灰渣硬化体的水化产物以二水石音为主，同时还含有相当数量的Ca（OH）2，呈强碱性。活化剂在水化过程中只起催化作用，促进水化产物晶体结构的形成，提篼硬化体的早期强度。