脫硫石膏石灰粉煤灰體系膠凝性及水化機理

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1、脫硫石膏一石灰一粉煤灰體系膠凝性及水化機理陶文宏“2，劉宗明“2，張明星’，付興華“2(1．固體廢物處理與資源化省部共建教育部重點實驗室(西南科技大學)，四川綿陽621010：2．濟南大學材料科學與工程學院，山東濟南250022)摘要：通過在粉煤灰中摻加不同質(zhì)量分數(shù)的脫磁石膏、石灰．NaOH、NazSO．，煅燒脫磺石膏等研究體系的膠凝性能。結(jié)果表明：單摻脫硫石膏或煅燒脫硫石膏能提高體系的強度，最佳煅燒溫度為800"C：加入石灰zXNaOH堿性激發(fā)荊后，粉煤灰的活性縟到激發(fā)，體系的膠凝性能明顯提高．當脫硪石膏摻量的質(zhì)量分數(shù)為7％．石

2、灰為8j；，ⅣaOt{為O．5％對，其2Sd的抗折強度達4．19MPa，抗壓強度達l6．70MPa．在脫硫石膏，石灰、NaOH等的共同作用下，粉煤灰的水化反應加強，其主要產(chǎn)物為鈣礬石，水化硅酸鈣，體系的致密性及膠凝性能均增強。關鍵詞：脫硫石膏；激發(fā)劑：膠凝性能；水化產(chǎn)物；水化機理脫硫石膏是熱電廠采用濕式石灰石(石灰)一石膏法煙氣脫硫時產(chǎn)生的副產(chǎn)品?，由煙氣中的SO。與脫硫劑CaCO。發(fā)生反應而形成。2002年我國脫硫石膏的排放量為1810萬t，2005年排放量為3224萬t，但到2007年排放量已達到3869萬t比。43。如對該廢

3、棄物不及時處理利用，必然造成二次污染。由于脫硫石膏的主要化學組分為二水硫酸鈣，國外將其制備成熟石膏粉、石膏砂漿和水泥調(diào)凝劑等建筑材料，國內(nèi)將其制各成石膏砌塊、石膏膩子、石膏模具和紙面石青板等建材產(chǎn)品，為脫硫石膏的綜合處理和應用開辟了多元途徑∞越3。脫硫石膏與粉煤灰混合可以制備粉煤灰砌塊、粉煤灰磚等建筑制品，達到了以廢利廢的目的阻娜1。但這種產(chǎn)品早期性能較低，在工藝上需要蒸壓養(yǎng)護以提高制品的性能，帶來了工藝復雜、成本及耗能高的缺點。為克服此產(chǎn)品性能的不足，在本文所報道的實驗中系統(tǒng)地研究了脫硫石膏一粉煤灰一石灰體系，以改善制品的膠凝性

4、能，為脫硫石膏的充分利用尋找一條有效的途徑。1實驗1．1實驗原料實驗用原料為脫硫石膏、粉煤灰和石灰。其主要化學組分見表1。表1原料的主要化學組分wj‘si鴨hlnFe-ojCa()Ⅵ舯SoI燒失量脫硫石膏3．：；00．830．05：j2．761．2l42．0319．3彰}煤灰46．24：33．839．90：，．07【)．854．94石灰0。9li．55()0689．692．50I．751．2主要儀器采用德國布魯克D8Advanced(CuKa，入=0．15406nm)型X射線衍射儀和日立S-2500掃描電子顯微鏡，進行物相組分及顯

5、微結(jié)構(gòu)的測試。2結(jié)果與討論根據(jù)配料要求將稱好的各原料及水放入攪拌鍋內(nèi)機械攪拌lOmin，在壓力模具內(nèi)加壓20MPa壓制成40mmX40mm×160mm的試條。在(23+--2)℃、相對濕度為70％的環(huán)境中自然養(yǎng)護至7d、28d，分別測定其抗折、抗壓強度。2．1脫硫石膏摻量對粉煤灰性能的影響為了探討脫硫石膏對粉煤灰膠凝性能影響的規(guī)律，選取脫硫石膏摻量的質(zhì)量分數(shù)分別為0，4％，5％，6％，7％，粉煤灰摻量的質(zhì)量分數(shù)分別為100％，96％，95％，94％，93％，標示為AO、A1、A2、A3、A4，各試樣的7d、13128d抗折、抗壓強

6、度如表2所示。表2脫硫石膏摻加量對試樣強度的影響原料配比w／％7d強度／、_lPa28d強度／～tPa序號脫硫石膏粉煤灰抗折抗壓抗折抗壓A0OlOO0．：jl1．：j：l0．．121．68Al4960．692．871．023．83A2a950．732．981．3l4．35A3694O．863．Ht．534．87A47930．973．681．655．68由表2看出，在粉煤灰中摻入脫硫石膏后7d、28d抗折、抗壓強度與AO相比均有一定量的提高，并且隨著摻量的增加，各齡期的強度逐漸提高。由于較細的脫硫石膏與粉煤灰中的少量活性SiOz、A

7、1。0。反應形成水化產(chǎn)物鈣礬石及單硫型的硫鋁酸鹽，該水化產(chǎn)物不斷填充孔隙，并相互搭接，促進結(jié)構(gòu)不斷地致密，表現(xiàn)為強度不斷增強。但這種作用較弱，28d所達到的強度仍較低。因此在脫硫石膏摻量為w=7％時，分別摻加了6％、8％、10％、12％的石灰，其余為粉煤灰時觀察石灰的摻加量對粉煤灰性能的影響規(guī)律。2．2石灰摻量對粉煤灰性能的影響規(guī)律將石灰消解成熟石灰粉，然后按照表3的比例分別與粉煤灰、脫硫石膏混合。按照上述方法制備、養(yǎng)護試樣Bl、B2、B3、B4，并測試7d、28d抗折、抗壓強度，其結(jié)果歹0于表3。表3石灰摻加量對試樣強度的影響7

8、d強度／～lPa28d強度,lypa編號W(生石灰)／％抗折抗壓抗折抗壓BI62．306．193．089．26B282．127．62：j．()5“)．89B．3102．658．10■：j411．08B4122．899．28：j．7I11．86注：J