脱硫石油焦渣加气混凝土的耐久性研究.pdf

新 建巍 中 国 科 技 核 心 期 刊 脱硫石油焦渣加气混凝土的耐久性研究 姜辉 ， 李秋义 ， 岳公冰， 于春志 ( 青岛理工大学 土木 工程学院， 山东 青 岛2 6 6 0 3 3 ) 摘要： 利用石灰与脱硫石油焦渣按一定的比例混合粉磨制备出加气混凝土用钙质材料， 并将其称为复合石灰。以某加气混凝 土厂的实际配合 比( 简称工厂配 比) 为基础 ， 利用复合石灰分别按照工厂配 比中石灰用 量的 9 5 、 1 0 0 、 1 0 5 、 1 1 0 和 1 2 0 全部取 代 工厂配合 比中的石灰和石膏 ， 制备 的加气混凝土称为脱硫石油焦渣 加气混凝 土。 依据 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 ， 研 究不同取代率加气混凝土 的干燥收缩性 、 抗冻性和碳化稳 定性。试 验结果表明 ， 在一定范 围内， 用 脱硫 石油焦渣取代石 灰和石膏制各的加气混凝土， 能够符合标准规定的强度和耐久性要求， 当复合石灰取代率为 1 1 0 时制备的脱硫石油焦渣加气混凝 土性能最优 。 关键词 ： 脱硫石油焦渣； 复合石灰： 取代率 力 口 气混凝土： 耐久性 中图分类号： T U 5 2 8 2 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 4 5 0 3 T h e r e s e a r c h o n d ur a b i l i t y o f p e t r o l e u m c o k e d e s u l f u r a t i o n r e s i d u e s a e r a t e d c o n c r e t e ， J I A NG Hu i ， L I Q i u y i ， Y U E G o n g b i n g ， Y U C h u n z h i ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， Q i n g d a o T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y ， Q i n g d a o 2 6 6 0 3 3 ， S h a n d o n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e C al c a r e o u s m a t e ri a l s u s e d i n a e r a t e d c o n c r e t e p r e p a r e d b y m i x i n g a n d g r i n d i n g d e s u l f u r a t i o n p e t r o l e u m c o k e r e s i d u e s a n d l i me s l a g wi t h a c e r t a i n p e r c e n t a g e we r e c a l l e d c o mp o s i t e l i me Ba s e d o n t h e a c t u a l mi x p r o p o rti o n i n a n a e r a t e d c o n c r e t e p l an t f act o r y mi x r a t i o ”f o r s h o r t ) ， p r e p a r i n g a e r a t e d c o n c r e t e ( c a l l e d p e t r o l e u m c o k e d e s u l f u r a t i o n r e s i d u e s a e r a t e d c o n c r e t e ) wi t h c o mp o s i t e l i me i n s t e a d o f a l l of t h e l i me a n d g y p s u m i n t h e f a c t o r y mi x r a t i o r e s p e c t i v e l y a c c o r d i n g t O t h e l i me d o s a g e o f 9 5 ， 1 0 0 ， 1 0 5， 1 1 0 a n d 1 2 0 Re s e a r c h i n g o n d r y s h ri nk a g e ， f r o s t r e s i s t a n c e a n d s t a b i l i t y o f c arb i d e of a e r a t e d c o n c r e t e p rod u c t s of d i f f e r e n t r e pl a c e me n t r a t e ， a c c o rdi n g t o t h e s t a n d ard t e s t me t h o d GB T 1 1 9 69 - -2 0 0 8 Re s u l t s h o we d t h a t s t r e n g t h a n d d u r a b i l i t y o f t h e a e r a t e d c o n c r e t e wi t h p e t rol e u m c o k e d e s u l f u r a t i o n r e s i d u e s i n s t e a d o f s o me l i me a n d g y ps u m mi g h t me e t the s t a n d ard req u i r e me n t s ， a n d p e rfo r ma n c e o f t h e a e r a t e d c o n c r e t e p r o d u c t s i s t h e b e s t whe n t h e c o mp o s i t e l i me r e p l a c e me n t r a t i o i s 1 1 0 Ke y wo r d s ： p e t r o l e u m c o k e d e s u l f u r a t i o n r e s i d u e s ； c o mp o s i t e l i m e ； r e p l a c e m e n t r a t i o a e r a t e d c o n c r e t e ； d u r a b i l i t y O 引言 石油焦是石化炼油行业普遍存在的副产品， 脱硫石油焦 渣是高硫石油焦( 含硫量3 以上) 【1 通过循环流化床( C F B ) 技 术脱硫后得到的工业废弃物， 其主要成分是C a 0和 C a S O I 1 。 因此， 利用脱硫石油焦渣部分取代工厂配合比中的石膏和石 灰制备加气混凝土， 不仅能够实现废物利用， 减少环境污染， 而且能降低生产成本， 符合循环经济的要求， 具有较好的市 基金项目： 国家“ 十二五 科技支撑计划项目( 2 0 1 1 B A J O 4 B 0 5 一 o 5 ) ； 山东省高校优秀科研创新团队计划 收稿 日期： 2 0 1 3 1 0 3 1 作者简介： 姜辉， 男， 1 9 8 7年生， 山东郓城人， 硕士研究生， 研究方向： 混凝土耐久性。 地址 ： 山东省青 岛市 四方区抚顺路 1 1号 青岛理工大 学 四方校区研 1 1 0 1班， E m a i l ： 4 6 7 5 2 2 0 9 8 q q c o m。 场前景和较强的市场竞争力。本文主要通过研究脱硫石油焦 渣加气混凝土的干燥收缩性、 抗冻性和碳化稳定性， 得到物理 力学性能和耐久性均符合标准要求的最佳取代率， 为脱硫石 油焦渣在加气混凝土中应用奠定基础。 1 试验 1 1 原材料 水泥： 青岛山水水泥厂生产的P 0 4 2 5 水泥； 粉煤灰： 级， 其化学成分见表 1 ； 铝膏： 符合J C 4 0 7 -2 0 0 0 力 口 气混凝土 用铝粉膏 的要求； 脱硫石油焦渣： 青岛炼油厂炼油得到的副 产品石油焦， 经脱硫后得到的产物， 其化学成分和 X R D图谱 分别见表 1 和图 1 ； 水： 自 来水。 由表 1 可以看出， 采用的粉煤灰硅含量较低， 优质粉煤灰 的硅含量一般在6 0 以上； 由图l 和表 1 可知， 脱硫石油焦 渣中C a 0的含量为4 8 5 1 ， C a S 0 4 I I 的含量约为1 6 8 5 t2 1 。 N E W B OI L DI NG MA T E R I AL S 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 姜辉， 等： 脱硫石油焦渣加气混凝土的耐久性研究 表 1 粉煤灰和脱硫石油焦渣的化学成分 表 3 不同复合石灰取代率加气混凝土的物理性能 项目 C O 2 C a O S O 3 S i O 2 A 1 2 O 3 Mg O F e 2 O 3其它 粉煤灰 3 1 7 1 1 4 4 3 7 9 7 2 3 1 8 2 9 1 2 7 9 脱硫石油焦渣1 5 O 2 6 2 3 7 1 6 8 5 2 0 3 0 6 4 2 5 4 O 2 6 0 2 9 I 一 一 1 O 2 0 3 O 4 0 5 O 6 0 20 ( 。 ) 图 1 脱硫石油焦渣的 X R D图谱 1 2 脱硫石油焦渣加气混凝土配合 比 复合石灰是利用石灰与脱硫石油焦渣按一定比例混合粉 磨制备的加气混凝土用钙质材料。 试验配合比是根据山东某加 气混凝土厂的配合比确定的， 以该加气混凝土厂的实际配合比 ( 简称工厂配比) 为基础( 即粉煤灰4 7 5 k g m 3 , 石灰9 3 - 3 k g m 、 水泥4 0 k g m 3 , 石膏8 k g m 3 ) ， 利用复合石灰分别按照工厂配比 中石灰用量的9 5 、 1 0 0 、 1 0 5 、 1 1 0 和 1 2 0 全部取代工厂 配合比中的石灰和石膏制备加气混凝土， 得5 组配合比见表2 。 表2 不同复合石灰取代率试验配合比 2 试验结果与分析 加气混凝土的成型是在山东某加气混凝土厂的正常生产 模式及生产工艺下完成的。根据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 对加气混凝土的抗压强度、 干密度和 吸水率等物理性能进行测试， 结果见 表3 。 根据 G B t I ? 1 1 9 6 8 -2 0 0 6的规定， B 0 6 、 A 3 5 级别加气混凝 土应满足干密度2 8 M P a 。由表4可知， 工厂配比和复合石灰取代率为1 0 0 配合比的试块，无论冻 融后强度值， 还是质量损失率都不能符合标准要求； 复合石 灰取代率为 1 0 5 和 1 1 0 配合比的试块能够满足要求， 且随 着取代率的增大， 制品的抗冻性能有所提高。 这主要是由于加 气混凝土的抗冻性主要与其空隙率和孔结构有关，试块的空 隙率越大， 结冰时孔隙水体积膨胀， 对孔壁的破坏越严重。 3 3 碳化性能 碳化稳定性是衡量加气混凝土耐久性的指标之一嘲 ， 测试 结果见表 5 。 表5 各配合比试块的碳化试验结果 由 表5 可知， 碳化 后试块的 强度有较大幅 度降 低， 这是Fh 于加气混凝土的水化产物托贝莫来石、 硅线石和C S H凝胶 等在C 0 的作用下逐渐分解， 从而导致强度降低。另外， 碳化 速度过快， 会导致试块的碳化收缩较大， 引起微裂缝扩张， 也 会导致加气混凝土试块抗压强度降低。由于加气混凝土制品 完全 碳化 后强 度明显降 低， 可能会影响 其正常使用， 因此， 加 气混凝土试块不宜长期放置， 且砌筑完成后应尽快抹灰。 另外 还要控制墙体开裂，防止碳化对加气混凝土耐久性的不利影 响。 4 结论 ( 1 ) 随着复合石灰的取代率提高， 加气混凝土的强度、 干 密度和比 强度也逐渐提高， 在取代率为1 1 0 时， 强度最高， 轻质高强的性能最优。 ( 2 ) 在一定范围内， 随着复合石灰取代率的增加， 加气混 凝土的干燥收缩性能、 抗冻性和碳化稳定性都有所提高， 取代 率为 1 0 5 和 1 1 0 时能够满足标准要求，其中取代率为 1 1 0 时性能最优。 ( 3 ) 加气混凝土试块完全碳化后强度明显降低， 砌筑完成 后应尽快抹灰， 防止碳化对加气混凝土耐久性的不利影响。 ( 4 ) 用脱硫石油焦渣取代石灰和石膏制备的加气混凝土， 能够符合G B T 1 1 9 6 9 -2 0 0 8 对强度和耐久性的要求， 可以用 于工业生产。 参考文献： 【 1 杜辉利用沂南金矿尾矿制作加气混凝土的试验研究【 D 青岛： 青 岛理工大学 ， 2 0 0 9 【 2 1 陈雪 利 用脱硫石 油焦渣制备 加气混凝 土 的研 究【 D 】 青岛 ： 青 岛 理工大学， 2 0 1 1 【 3 A l c x a n d e r s o n J R e l a t i o n g s b e t w e e n s t r u c t u r e a n d me c h a n i c a l p r o p e r t i c s o f a u t o c l a v e d c o n c r e t e J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e - a r c h， 1 9 7 9( 9 )： 5 0 7 51 4 4 孙抱真， 贾传久 加气混凝土孔结构与强度的数学关系式 J 】 硅酸 盐建筑制 品， 1 9 8 3( 5 ) ： 2 5 2 7 5 】 郑万廪 加气混凝 T L 结构及其对 强度和干缩性 能的影响 J 硅 酸盐通报 ， 1 9 8 6 ， 5 ( 3 ) ： 1 8 2 5 6 尚建丽， 王秀芬 加气混凝土等温吸湿性质的试验研究叨 新型建 筑材料， 2 0 0 5( 4 ) ： 2 5 2 7 【 7 】 贾兴文 ， 钱觉时 粉煤灰加气混凝土 的耐久性研究 新型建筑材 料 ， 2 0 0 7 ( 1 ) ： 2 0 2 2 【 8 】 吴国强 粉煤灰加气混凝土长期强度劣化机理探讨【 J 】 硅酸盐学 报， 1 9 9 6 ， 2 4 ( 4 ) ： 2 3 5 - 2 4 0 A N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 47 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m