脱硫石膏对复合胶凝材料混凝土力学性能影响.pdf

第3 6 卷第4 期 2 0 1 3 年 7 月 非金 属 矿 Non M e t a l l i C M i n e s V_0 1 3 6 NO 4 J u l y ，2 01 3 脱硫石膏对复合胶凝材料混凝土力学性能影响 钱 大行孙犁 ( 洛阳理工学院 土木工程系，河南 洛阳4 7 1 0 2 3 ) 摘要普通混凝土采用大 掺量掺入磨细矿渣和粉煤灰后得到复合胶凝材料混凝土， 在此基础上， 采用脱硫石膏替代粉煤灰， 研究不同脱硫 石膏掺量对混凝土胶砂强度和混凝土强度的影响 结果表明， 脱硫石膏掺入可改善混凝土早期和后期强度， 脱硫石膏 掺量占 掺合料总量8 ， 即胶 凝材料 中 S O3 含量在 2 7 时， 复合胶凝材料混凝土早期强度 可提 高 1 2 ， 后期 强度也可保证。 关键词脱硫石膏复合胶凝材料混凝土强度 中图分类号 ： T Q1 7 2 7 8 + 4 ； T Q1 7 7 3 7 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 8 0 9 8 ( 2 0 1 3 ) 0 4 - 0 0 6 3 - 0 3 Effe c t s o f De s u l p h u r i z a t i o n Gy p s u m o n t h e Co mp o s i t e Ce me n t i t i o u s M a t e r i a l o f Co n c r e t e Me c h a n i c a l Pr o p e r t i e s Qi a nDa x i n g S u nL i ( De p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g ，L u o y a n gI n s t i t u t eo f S c o n c e T e c h n o l o g y ， L u o y ang ， He n a n 4 7 1 0 2 3 ) Abs t r a c t Co mp o s i t e c e me n t i t i o u s ma t e r i a l c o n c r e t e i s ma d e b y a d d i n g l a r g e a mo u n t o f g r i n d e d s l a g a n d c o a l a s h Th i s r e s e a r c h i s c o n d u c t e d us i n g de s u l p h ur i z a t i o n g y p s u m i n s t e a d of c o a l a s h t o fin d o u t t h e e f f e c t s o n t h e mo r t a r s t r e n gt h a n d c omp r e s s i v e s t r e ng t h c a us e d by d i f f e r e n t d e s u l p h u r i z a t i o n g y p s u m a mo u n t s Th e t e s t s s h o w t h a t b y a d d i n g d e s u l p h u r i z a t i o n g y p s u m the c o mp r e s s i v e s tr e n g t h c a n b e i mp r o ve d at b o t h e arl y a n d l a t e r s t a g e s W h e n t h e d e s u l p h u r i z a t i o n g y p s u m t a k e s u p t o 8 o f t h e t o t a l a d mi x t u r e ， SO3 wi t h i n 2 7 ， t h e i mp r o v e me n t o f c o mp r e s s i v e s tre n g t h at e arl y s t a g e s i n c r e a s e b y 1 2 a n d at l a t e r s tag e s s t r e n g t h a l s o i n c r e a s e ， b u t n ot o bv i o u s l y Ke y wo r d s d e s u l p h u r i z ati o n g y ps u m c o mp o s i t e c e me n t i t i o u s ma t e r i a l c o n c r e t e s t r e n g th 脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫后产物， 主要成分 是 C a S O 2 H 2 0 。从脱硫石膏化学成分初步判定， 脱 硫石膏可掺入混凝土中使用 1-2 o试验表明， 不同脱 硫石膏中主要成分 ( C a O和 S O ) 含量差别不大； 粒 度分布较磨细天然石膏细， 分布集中在 2 0 6 0 It m； 水 化后硬化晶体结构紧密， 较天然石膏提高 1 0 - 2 0 ； 其掺合料技术性能， 如用水量、 凝结时间与天然石 膏基本相同， 但抗折、 抗压强度可分别提高 5 9 和 9 8 。 目前复合胶凝材料混凝土掺合料多为粉煤灰、 磨 细矿渣等， 作为工业副产品在混凝土中使用， 不但可 提高混凝土的使用性能， 而且在经济效益和对环境保 护方面有着明显优势。掺合料大量掺入后， 相对减少 了胶凝材料中C a S O 含量， 掺入脱硫石膏有利于改善 胶凝材料化学组成。这些掺合料化学组成、 粒度分布 和相关性能不同 口 4 ， 同时掺加可产 生特性互补和叠 加效果 5 -6 o本实验在掺加其他掺合料的基础上， 研 究脱硫石膏对混凝土性能的影响。 1 实验部分 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 5 3 l 基金 项 目：河南省科 技厅攻关项 目( 1 0 2 1 0 2 3 1 0 3 7 1 ) 。 一 6 3 1 1 原料试验采用洛阳万基牌 P 0 4 2 5 R水泥， 洛 河产细度模数为 2 _3 中砂， 伊川产 5 - 2 0 m m连续级配 碎石， 济源国泰 $ 9 5级矿渣粉 ， 洛阳热电厂浮选 I 级粉 煤灰和脱硫石膏。原料化学成分及技术指标见表 1 ， 粒度分布见表 2 。 表 1 胶凝材料化学组成及技术指标 原 料 量 S iO C aO M g O S O 3 篙需 量 表 2 水泥、 矿渣、 粉煤灰、 脱硫石膏粒度分布 o 0 原料o 5 B m5 1 0岫 1 0 - 2 0岬 2 0 - - 4 0 岬 4 0 - 6 0 岬 6 0 8 0 I n n 8 0 In n 水 泥 2 2 1 4 l 3 1 4 1 6 -3 6 2 9 7 l 1 4 3 6 3 1 4 1 1 5 磨细矿渣 2 7 3 4 1 8 7 1 l 9 4 5 2 4 5 5 7 7 9 1 2 1 0 9 5 粉煤灰5 4 8 9 1 9 4 6 l 0 7 6 9 8 9 3 9 3 0 9 8 0 0 9 脱硫石膏2 1 2 6 3 5 1 0 4 8 5 0 7 1 2 3 5 3 5 A1 1 4 1 2 试验方法以普通混凝土为基准混凝土， 在此 基础上采用磨细矿渣和粉煤灰替代水泥后得到复合 胶凝材料混凝土为对 比混凝土； 在 总替代率不变条 第3 6 卷第4 期 非金属矿 2 0 1 3 年7 月 件下， 逐步增加脱硫石膏并减少粉煤灰。根据所用材 料化学成分计算胶凝材料中S O 总含量， 使其不超出 3 5 。 首先检测所用材料的主要技术指标 ， 再进行不同 配比胶砂强度试验， 然后测试混凝土抗压强度和工作 性能变化。 2 结果与讨论 2 1 胶砂 强度试验胶凝材料配比及试验结果见表 3 表 3 胶凝材料配比及胶砂强度试验 胶凝材料配 比 k g 胶砂强度 V P a 掺合料 中 S O 艚 g - 兰 泥 渣 灰石 膏修 里 。 ”。 7 d 2 8d 7d 2 8 d 由表 3可知， 加入矿渣和粉煤灰后， 7 d胶砂抗折 强度较基准试样降低， 2 8 d 抗折强度略有提高。掺入 脱硫石膏可提高7 d 抗折强度， 掺量大于 1 0 时小于 对比试样 ； 掺入脱硫石膏后 2 8 d 抗折强度接近基准试 样和对比试样。脱硫石膏掺量总体上对抗折强度影 响不大。7 d胶砂抗压强度较基准试样降低 ， 2 8 d 抗压 强度提高。掺入脱硫石膏可提高 7 d胶砂抗压强度， 强度随脱硫石膏掺量提高呈下降趋势， 在掺量大于 1 0 时小于对比试样。2 8 d胶砂抗压强度接近对比 试样， 整体大于基准试样； 脱硫石膏掺量为 7 8 时抗压强度较好。 矿渣和粉煤灰具有火山灰效应、 形态效应和填充 效应， 脱硫石膏具有对硫酸盐活性的激发效应和析晶 效应。以上材料化学沿I生 都不及水泥， 在早期掺合料 是形态效应和填充效应居主要地位， 参与水化程度有 限， 强度变化主要受水泥水化反应影响。故掺合料所 起作用不明显。在脱硫石膏激发火山灰活性和自身 析晶效应作用下， 随着矿渣和粉煤灰各种效应加强， 二次水化反应开始显现， 通过石膏激发和析晶更多的 水化物产生、 填充可使微结构更加密实， 表现为抗压 强度提高， 但微结构中水化产物之间的粘结力无明显 改善， 故衡量抗拉陛能的抗折强度变化不大。 2 2 混凝土抗压试验混凝土试验配比见表 4 ， 抗压 强度和工作性能试验结果见表 5 。 表 4 混凝土配 比表 表 5 混凝土抗压强度与坍落度试验结果 6 4 由表 5 可知， 混凝土掺加脱硫石膏后， 7 d 抗压强 度普遍提高， 为 3 0 3 3 MP a ； 掺加7 时， 提高幅度最 小， 为 1 0 ； 掺加 1 3 时， 提高幅度最大， 为 2 0 。所 以脱硫石膏掺入可提高混凝土早期强度。实际应用 中可缩短拆模时间， 加快材料周转 ， 节省工程经费。 脱硫石膏掺量小于 5 时， 2 8 d抗压强度随着掺量提 高而增大； 掺量大于 5 后， 随掺量提高 2 8 d抗压强