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 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。

  2韩混4建筑石膏―一一一一注。e-正值为收缩率(mm/m);负1则为膨胀率(/m)了‘△Q―水份蒸发率(%)。

添加时间:  2018/11/30 9:21:37 点击数: 665
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