湿排粉煤灰的预水化活化技术研究

湿排粉煤灰的预水化活化技术研究

(1)技术原理

粉煤灰在氢氧化钙作用下,其火山灰效应反应方程如式(3-16)和式(3-17)所示。

xCH+yS+zH→CxSyHx+z   (3-16)

xAS2+yCH+zH→Cy-2xSxHy+z-8x+xC2ASH8   (3-17)

在特定条件下,通过低温锻烧处理,上述水化产物将转化为两种主要矿物相:C2S和C12A7,尤其在CaSO4存在时,粉煤灰中的铝氧化物与氢氧化钙、石膏水化生成钙砚石,经低温锻烧处理后,亦转化为C12A7。

为获得目标矿物,需按图3-22水泥矿物相图所示化学组成进行配料。

预水化活化技术包含两方面含义:通过火山灰反应,破坏湿粉煤灰结构,使之形成水泥水化产物;通过低温锻烧,获得低温熟料矿物。

(2)原材料

①低钙湿排粉煤灰含水率控制在30%~40%。

②石灰质材料可选用化工厂副产品氢氧化钙,氢氧化钙含量应不低于40%。

③石膏质材料 可选用化学石膏,二水石膏含量应不小于55%。

(3)原料配比

根据原料化学成分,按照理论计算,预水化粉煤灰较为合理的物料组成是:100份湿粉煤灰,12~16份工业副产品氢氧化钙,1.8~2.2份化学石膏。

(4)预水化工艺

将湿粉煤灰、工业副产品氢氧化钙、化学石膏和适量水用搅拌机混合,成型块状坯料,经养护至一定龄期进行热处理。热处理制度为:1h升温至75℃,随后在75~85℃条件下密闭保持10h,然后迅速升温至目标温度,排湿并保温5h。

(5)磨细

将块状半成品,经破碎、磨细,便可获得性能优异的预水化粉煤灰矿物外加剂。

(6)湿粉煤灰预水化活化效果

试验结果示于表3-3。

表3-3

预处理类别
预水化程度/%
28天抗压强度/MPa
28天强度比/%
未预水化
0
4.7
100
预水化
16
3.9
83
24
7.1
151
35
15.7
334
52
26.2
557
72
36.5
777

由表3-3可知,未经预水化处理的湿排粉煤灰活性较低,仅略高于预水化程度为16%时的强度。对湿排粉煤灰进行预水化处理的效果由此可见一般。

(7)预水化粉煤灰中的活性矿物

经SEM扫描分析、XRD衍射分析和红外光谱分析可知,预水化粉煤灰中的活性矿物主要为C2S和C12A7。萃取分析结果表明,C2S和C12A2的含量分别约为20%和8%。

 


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