生石灰、铝粉膏及水的用量对蒸压加气混凝土砌块的影响.pdf

2 0 1 4年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 01 4 No ． 5 Ma v 生石灰、 铝粉膏及水的用量对蒸压加气 混凝土砌块 的影响 刘 宏 ． 刘红宇 ( 山西大学工程学院土木工程系 ， 太原 0 3 0 0 1 3) 摘要 ： 通过实验 室模拟试验 ， 研 究 了生石灰 、 铝粉 膏及 水的用量对利 用 固硫灰 渣生产蒸 压加 气混凝土砌 块的 干密度及抗压 强度 的影响 。 试验结果表 明： 当固硫灰渣的用量较 大时， 生石灰 的用量是主要 的影 响因素 ， 其用量不应 低 于 1 7 ％； 铝 粉膏的 用量对抗 压强度的 降低影 响较显著 ， 对干 密度 的减少影响 相对较小 ， 其用量不 宜超过 0 ． 0 8 ％： 在 满足砌块 生产 时对料浆稠度要 求的条件 下 ， 水的 用量 主要 影响抗压强度 。 关键词 ： 固硫 灰渣： 蒸压加 气混凝 土砌 块： 干 密度 ： 抗压强度 Ab s t r a c t ：T h e i n flu e n c e s o f q u i c k l i me ，a l u mi n i t e p a s t e s a n d wa t e r i n d i f f e r e n t c o n t e n t s o n t h e d r y d e n s i t y a n d c o rn． p r e s s i v e s t r e n g t h o f a u t o c l a v e d a e r a t e d b l o c k s w h i c h a r e m a i n l y m a d e o f f l u i d i z e d b e d c o mb u s t i o n a s h e s ( F B C A ) a r e s t u d — i e d b y e x p e rime n t a l t e s t s s y s t e ma t i c a l l y ． T h e e x p e ri me n t a l t e s t s s h o w t h a t t h e c o n t e n t o f q u i c k l i me i s a p r i ma ri l y i n fl u e n c - i n g f a c t o r , a n d i t s h o u l d n o t b e u n d e r 1 7 ％ wh e n t h e l a r g e c o n t e n t o f FB C A i s u s e d ．T h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f a u t o — c l a v e d a e r a t e d F B CA b l o c k s i s r e d u c e d o b v i o u s l y a n d t h e d r y d e n s i t y h a s n o t b e e n a f f e c t e d t o o mu c h b y t h e c o n t e n t o f a — l u mi n i t e p a s t e s ． B e s i d e s ． i t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e c o n t e n t o f a l u mi n i t e p a s t e s c a n n o t e x c e e d 0 ． 0 8 ％ ． T h e c o n t e n t o f wa t e r p r i ma r i l y i n fl u e n c e s t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f a u t o c l a v e d a e r a t e d F B CA b l o c k s w h e n c o mp l y i n g w i t h t h e r e q u i r e me n t s o f s l u r r y c o n s i s t e n c e i n b l o c k s p r o d u c t i o n ． Ke y w o r d s ： F l u i d i z e d b e d c o m b u s t i o n a s h e s( F B C A ) ； A u t o c l a v e d a e r a t e d c o n c r e t e b l o c k s ； D r y d e n s i t y ； C o m p r e s s i v e s t r e n g t h 中图分类号 ： T U 5 2 2 文 献标 识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 — 4 6 3 7 ( 2 0 1 4 ) 0 5 — 5 9 — 0 3 0前 言 目前 ． 以煤矸石和劣质煤为主要燃料 的循环流 化床锅炉发 电厂 ， 已成为我 国新能源建设 的发展 方 向之一 山西省在已有总装机容量 4 1 6 ． 5万千瓦的 此类发 电厂基础上 ． 计划在“ 十二五 ” 期间再建设 1 2 至 1 4座 ． 使总装机容量达到 1 2 0 0万千瓦【” 。这些电 厂 的大量建设 ， 虽然对提 高资源 利用 率 、 减 少对 环 境 的污染起到 了重要的作用 ， 但 同时产生大量的固 硫灰与 固硫渣( 统称 固硫灰渣 ) 。根据我国环境保护 的有关政策 ， 电力生产企业要对排放 的固硫灰渣 实 现再利用 。为此 ， 有关企业高度重视 ， 积极寻求高效 利用 固硫灰渣的技术途径。但 目前我国对固硫灰渣 的利用研究尚不及粉煤灰 。 尤其是 固硫灰渣用量较 大的产 品研发 ， 仍处 于起步阶段 。有些墙体材料生 产企业将 固硫灰渣进行磨细处理后 ， 采用与利用粉 煤灰生产蒸压加气混凝土砌块相 同的技术工艺 ， 利 基金项 目： 山西省 科技厅 社会发 展攻 关项 目( 2 0 1 3 0 3 1 3 0 1 1 一 1 ) 。 用 固硫灰渣生产蒸压加气混凝土砌块 ， 但其产品的 技术指标达不到国家有关质量标准要求。本试验是 固硫灰渣综合利用研究的一部分 ， 主要探索在固硫 灰渣用量较大的情况下 ， 采用常规蒸压加气混凝土 砌块的技术工艺 ， 生产可在建筑工程中广泛使用 的 蒸压加气混凝土砌块时 ， 生石灰 、 铝粉 膏及水 的用 量对砌块干密度及抗压强度的影响。 1 材 料 与试 验 1 ． 1 原材 料 固硫灰与固硫渣来 自山西某循环流化床锅炉发 电厂 ， 固硫灰 为粉状 ， 呈微红棕色 ， 4 5 1x m方孔筛 的 筛余百分率为 6 8 ． 2 ％：固硫渣为颗粒状 ，粒径范围 1 ～ 1 5 ra m， 呈浅灰色。固硫灰与固硫渣的化学成分分 别见表 1 。水泥为 P O 4 2 ． 5级普通硅酸盐水泥 ， 由 太原某水 泥厂生产 ， 3 d的抗 折和抗压 强度分别为 4 ． 7 MP a 、 2 0 ． 4 MP a， 2 8 d的抗折 和抗压强 度分 别为 7 ． 6 MP a 、 4 7 ． 8 MP a 。块状生石灰由太原郊 区某石料 厂生 产 ， 消 化 速度 为 9 ． 6 rai n ， C a O 和 Mg O 的含量 分 别为 7 7 ． 6 1 ％、 3 ． 2 6 ％。熟石膏粉和铝粉膏为市售 ， 铝 一 5 9— 2 0 1 4年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 7期 粉 膏 的有效 铝含 量约 5 7 ． 8 ％。 1 ． 2 材 料制备 采用 S M一 5 0 0型试验专用球磨机分别对原状的 固硫灰 、 固硫渣及块状生石灰进行磨细处理 。磨细 时． 每次装料均为 5 k g ， 但设定的磨细时间不 同。对 磨细后的固硫灰 、固硫渣粉料分别用 4 5 m的方孔 筛进行负压筛分试验 ，对生石灰粉则采用 8 O m的 方孑 L 筛。三种材料在磨细时的筛余百分率随磨细时 间 的变化分 别见 图 1 、 图 2 。 2 。 5 l 1 5 薹 s0 0 O 1 O 1 5 2 0 2 5 3 O 3 5 4 0 时间／ mi n 图 1 磨 细固硫灰 、 固硫渣的筛余百分率随磨细时间 的变化 摆 吕 吕 苫 d O 5 l 0 1 5 2 O 时间／ rai n 图 2磨 细 生 石 灰 的筛 余 百分 率 随磨 细 时 l司的 变 化 图 1 、 图 2显示 ， 当 固硫灰 、 固硫渣 的磨细时间 超过 2 5 m i n 、 生石灰磨细时间超过 1 0 m i n时， 其筛余 百分率已基本趋于稳定 。因此 ， 本试验采用的固硫 灰和 固硫渣分别经过 2 5 m i n的磨细处理 ，其 4 5 m 筛 的筛余百分率分别为 7 ． 3 ％和 1 2 ． 1 ％； 生石灰则经 过 1 0 mi n的磨细处理 ，其 8 0 m筛 的筛余百分率为 l 1 ． 8 ％ 。 1 ． 3 试验 方案 试验分为三个部分 ， 第一部分主要研究生石灰 的用 量对 砌块 干密度 及 抗 压强 度 的影 响 ， 试 验 方案 为表 2所列编号 Q1 Q 3 ； 第二 、 第三部分分别是铝 粉膏和水 的用量对砌块干密度及抗压强度的影响 ， 相 应 的试 验方案 为表 2所列 编号 A1 ～ A 3与编 号 一 6 0一 W1 W3 。考虑循环流化床锅炉发电机组运行时， 所 产生的固硫灰与 固硫渣的总体质量 比， 各试验方案 的固硫灰渣采用 m( 固硫灰 ) ： m( 固硫渣) = 6 2 ： 3 8的 质量比。根据已有的试验资料_ 2 l ， 各试验方案水的用 量 在 满 足 砌 块 生 产 时 对料 浆 稠 度 的要 求 范 围 内选 定 ， 并以水与材料总用量之比计。 表 2 试验方案 ％ 霉 罢 水 泥 石 灰 石 膏 铝 粉 水 Q 1 6 8 1 0 1 7 5 0 ． 0 6 7 3 ． 3 Q 2 6 9 1 0 1 6 5 0 ． 0 6 7 3 ． 3 Q 3 7 0 1 0 1 5 5 0 ． 0 6 7 3 ． 3 A1 68 1 0 1 7 5 0． 0 6 7 O． 0 A2 68 1 0 1 7 5 0． O 7 7 O． 0 A3 6 8 1 0 1 7 5 0 ．0 8 7 0 ． O W 1 7 0 1 0 1 5 5 0．06 6 7． O W 2 7 0 1 0 1 5 5 0．O6 7 0． 0 W 3 7 0 1 0 1 5 5 0．O6 73 ． 0 1 ． 4 试块制作 根据各部分试验方案确定的材料组分 比例 ， 采 用 与生产粉煤灰蒸压加气混凝 土砌块相 同的技 术 工艺 ， 在实验室进行料浆拌合 、 试块制作及蒸 压养 护 。试 验时 ， 各方 案均 浇注成 型边 长 1 0 0 mm 的立方 体试块 ， 在静置 、 拆模后 ， 将试块置于高压釜 中， 经 0 ． 8 MP a的蒸汽压力养护 9 h后进行试验。 2结果 与分析 按照 G B ／ T 1 1 9 6 9 — 2 0 0 8 { 蒸压加气混凝土性能试 验方法》 ，对三部分 9种试验方案的试块进行干密 度及抗压强度试验 ． 结果见表 3 ， 其 中 Q1、 Q 3方案 的蒸压加气混凝土试块 X R D图谱见图 3 。 2 ． 1 生 石 灰 与 固硫 灰 渣 对试 块 干密 度 和 抗 压 强 度 的影 响 由表 3的 Q1 ～ Q3方 案 的试 验 结 果 可 见 ： Q1方 案试块的干密度相对较小 ． 抗压强度较大 ： 之后 ． 随 着生石灰的用量减少 、 固硫灰渣 的用量增加 ． 试块 的干密度值按约 8 ． 5 k g ／ m 的增量呈线性增大 ，抗压 强度值则按约 0 ． 2 MP a的差值减少。结合表 2的试 验方案 ．从生石灰和 固硫灰渣 的用量方 面进 行分 析 ： 在各方案材料总用量相 同的条件下 ， 其 中生石 灰的用量 由 Q 1 ～ Q 3方案依次递减约为 6％， 相对变 化较大 ： 而 固硫 灰渣依次增加仅为 1 ． 5 ％， 相对变化 6 4 2 O 8 6 刘 宏 ， 刘红宇 生石灰 、 铝粉膏及水的用量对蒸压加气混凝土砌块的影响 较小 。 从 图 3的 Ql和 Q 3方案的蒸压加气混凝土试 块 X R D图谱 中可以看 出， Ql 方案 的衍射峰强度大 于 Q 3方案 的衍射峰强度 ， Q1方案生成的水化硅酸 钙和水化铝酸钙成分含量高于 Q 3方案。说 明在本 部分试验条件下 ． 生石灰的用量是影响试块干密度 和抗压强度的主要因素。从 固硫灰渣 的化学成分方 面进行分析 。根据表 1 ，按照 固硫灰与固硫渣质量 比 ， 可算得固硫灰渣 中 S i O 、 A 1 ： 0 及 C a O的总体含 量分别为 4 9 ． 7 5 ％、 2 8 ． 2 4 ％及 2 ． 6 8 ％。 可见 ， 固硫灰渣 中 S i O ： 、 A 1 ： O ， 的总体含量较高， C a O的含量较低 。 因 此 ． 当料浆 中加入的生石灰量较少 、 即 C a O的含量 较低时 ，不仅直接影 响对固硫灰渣的活性激发 ， 也 影响料浆 中铝粉 的化学发气反应 。故 0 3方案出现 了试块干密度相对较大 ， 抗压强度较低的现象 。 1 一 水 化 硅 酸 钙 和 水 化 铝 酸 钙 ； 2 一 S i O 2 ； 3 -- C A C 0 3 ； 4 一 I ’e 2 o 3 图 3 Q1 、 Q 3方案蒸压加气混凝土试块 X R D图谱 2 ． 2 铝粉膏对试块干密度和抗压强度 的影响 从表 3的试 验结 果可 以看 出 ，由 A1 ～ A 3方案 ， 试块 的干密度和抗压强度均呈现出下降的趋势 。其 中 ． A 2方案 的干密度和抗压强度分别较 A1方案的 干密度和抗压强度降低 了 1 ． 4 6 ％、 7 ． 7 3 ％， A 3方案的 于密 度 和 抗 压 强 度 分别 较 A 2方 案 的 相 应 降 低 5 ． 3 3 ％、 2 0 ． 0 ％。可见 ，铝粉膏的用量不超过 0 ． O 7 ％ 时，对试块 的干密度和抗压强度 的降低影 响较小 ； 当铝粉膏的用量为 0 ． 0 8 ％时 ．对试块 的干密度和抗 压强度的降低最为显著。这说 明， 铝粉膏的用量 不 仅影响发气 量 ， 进而影响试块 的干密度 ． 而且对试 块的抗压强度也有较大的影响 ． 尤其是对铝粉膏用 量较大的情况。 2 - 3 水对试 块 干 密度 和抗压 强 度 的影 响 对 W1 ～ W3方案 ，根据表 2和表 3进行综合分 析 ： 3种 方案 在 材料 用量 相 同的条 件下 ． 随着 拌 和用 水量按 3 ％增加 ，试块 的干密度和抗压强度分别按 2 ． 5 ％及 6 ％递减 ， 且各方案试块的干密度均较大。 可 见 ，在满足砌块生产时对料浆稠度要求的条件下 ． 增加水的用量 ， 对试块干密度的减少影 响小 ． 但对 抗压强度 的降低影响相对较大 。 3结 论 ( 1 ) 研发固硫灰渣用量较大 的蒸压加气混凝土 砌块时 ， 应考虑 固硫灰渣的 C a O含量较低及水化反 应 的需要 ， 适 当增大生石灰 的用量。对于本研究项 目， 根据第一部分试验揭示 的干密度和抗压强度 的 变化 规 律 ， 在 Q 1方 案材 料用 量 比例 的基础 上 ， 将 生 石灰的用量增加到 1 7 ％以上 ， 并对 固硫灰渣等 的用 量进行相应 的调整 ． 可作为对所研发产品进一步试 验的基本方案 。 ( 2 ) 在 研 发 蒸 压 加 气 混 凝 土砌 块 时 ， 应选 用 适 宜 的铝粉膏用量 ， 且不宜超过 0 ． O 8 ％： 同时 。 应考虑 水 的用量对砌块的干密度和抗压强度降低的影响。 ( 3 ) 本试验研究 的生石灰 、 铝粉膏 及水 的用量 对蒸压加 气混凝土试块的干密度及抗 压强度的影 响规 律 ．可为 研 发 固硫 灰 渣用 量 较大 的砌块 产 品[ 3 1 提供技术借鉴。 参考 文献 ： [ 1 ] 山西发展循环经济新兴能源一加快煤矸石利用． 中国经济 网 ． 2 0 1 1 ．0 3 ． 【 2 】 尹维新， 刘红宇， 洪 彩霞． 利用煤矸石 电厂粉煤灰生产加气 混凝土砌块『 J 1 ． 新型建筑材料 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 1 2 — 1 4 ． [ 3 ] 中国 国家标 准化管量 委员会． G B 1 1 9 6 8 - 2 0 0 6蒸压加 气混 凝土砌块[ S 1 ． 北京： 中国标准 出版社， 2 0 0 6 ． 收 稿 日期 ： 2 01 4 — 0 3 — 2 7 作者简介 ： 刘宏 ( 1 9 6 6 一 ) ， 男 ， 硕士研究生 、 副教授。 通讯地址 ： 太 原市大东关红沟南街 3 6号 联系电话 ： 1 3 5 1 3 6 2 1 8 0 1 E —ma i l ： L i u h o n g d z 7 6@s o h u ． c o m 一 61—