簡述循環(huán)流化床粉煤灰對水泥性能的影響

楊國輝

【摘 要】水泥作為一種非常常見的建筑施工材料，其本身的性能受很多因素的影響。本文對循環(huán)流化床粉煤灰以及爐渣的性能指標(biāo)進行了檢驗，結(jié)合相應(yīng)的試驗就其對水泥性能的影響進行了分析，希望能夠為水泥的生產(chǎn)配置提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床；粉煤灰；水泥性能；影響

前言：粉煤灰是混凝土配置中的一種常見添加物質(zhì)，不過一般都是煤粉燃燒鍋爐產(chǎn)生，與之相比，循環(huán)流化床粉煤灰是煤在循環(huán)流化床中，于850-950℃的環(huán)境下燃燒生成，玻璃體含量更低，顆粒形狀不規(guī)則，燒失量高。以循環(huán)流化床粉煤灰替代傳統(tǒng)粉煤灰，對于水泥性能的影響也會有所不同。

1 原材料

一是熟料，選自某水泥廠，在進行研磨的過程中，加入5%石膏，然后過方孔篩（80μm）；二是鋼渣，單獨粉磨后，同樣過80μm方孔篩；三是爐渣，取自某循環(huán)流化床電廠，燒失量為3.36%，三氧化硫含量3.5%，強度活性指數(shù)為84%；四是粉煤灰，選擇循環(huán)流化床粉煤灰，燒失量6.76%，三氧化硫含量3.5%，含水率0.29%，強度活性指數(shù)為83%；五是標(biāo)準砂，選擇某公司生產(chǎn)的標(biāo)準砂，袋裝，每袋重量20.25kg，其中包含有15個小袋，每一小袋的凈含量為1350g±5g。

2 試驗分析

2.1部分替代爐渣

對熟料和鋼渣的用量進行固定，然后利用循環(huán)流化床粉煤灰代替部分爐渣，分析水泥在不同齡期的強度變化規(guī)律。

當(dāng)熟料用量為60%，鋼渣用量為18%時，以循環(huán)流化床粉煤灰替代5%的爐渣，發(fā)現(xiàn)水泥在各個齡期的抗折強度都有了較為顯著的提高，3d和7d抗壓強度提升達到13.95%，不過28d的抗壓強度從原本的56.33MPa降低到46.49MPa，下降了17.47%，可以看出，循環(huán)流化床粉煤灰的添加，會對水泥后期抗壓強度產(chǎn)生明顯影響[1]。

當(dāng)熟料用量為55%，鋼渣用量為15%時，以循環(huán)流化床粉煤灰替代5%的爐渣，結(jié)果表明，水泥在各個齡期的抗折強度顯著提高，7d抗折強度的提升幅度達到了19.44%，3d和7d的抗壓強度增加，28d抗壓強度下降且降幅較大。

當(dāng)熟料用量為50%，鋼渣用量為10%時，以循環(huán)流化床粉煤灰替代5%的爐渣，水泥在各個齡期的抗折強度都有了較為顯著的提高，7d抗折強度的提升幅度達到了27.44%，3d和7d的抗壓強度增加，28d抗壓強度下降且降幅較大。

由此可知，利用循環(huán)流化床粉煤灰部分替代爐渣后，水泥在各個齡期的抗折強度得到了顯著提升，3d和7d的抗壓強度提升明顯，28d抗壓強度降幅較大，分析原因，一方面是因為循環(huán)流化床粉煤灰在與爐渣和鋼渣混合后，能夠?qū)崿F(xiàn)相互填充，混合料的密度增大，反應(yīng)后生成的水化產(chǎn)物能夠?qū){體孔隙進行填充，從而提高了水泥的早期強度；另一方面，水泥水化后期，循環(huán)流化床粉煤灰本身較低的活性導(dǎo)致了水泥整體抗壓強度增長的后勁不足，從而造成了其在28d齡期抗壓強度的下降。

2.2部分替代鋼渣

對熟料的爐渣的用量進行固定，然后利用循環(huán)流化床粉煤灰部分替代鋼渣，分析水泥在不同齡期的強度變化規(guī)律。

當(dāng)熟料用量為60%，爐渣用量為17%時，以循環(huán)流化床粉煤灰替代5%的鋼渣，則水泥在各個齡期的抗折強度和抗壓強度都得到了一定提升，不過提升效果并不十分明顯。3d齡期的抗折強度從4.15MPa提升到了4.28MPa，抗壓強度從17.78MPa提升到了19.41MPa，28d抗折強度從7.42MPa提升到了7.48MPa，抗壓強度從51.7MPa提升到了52.5MPa[2]。

當(dāng)熟料用量為55%，爐渣用量為25%時，以循環(huán)流化床粉煤灰替代5%的鋼渣，則水泥在各個齡期的抗折強度和抗壓強度同樣得到了增長，其中，3d齡期的抗折強度從3.25MPa提升到了4.58MPa，增幅達到40.92%，提升明顯，7d和28d的抗折強度也有了一定的增長，不同齡期的抗壓強度也呈現(xiàn)出增長的趨勢，以28d齡期為例，抗壓強度從原本的51.56MPa提升到了53.91MPa。

當(dāng)熟料用量為50%，爐渣用量為35%時，以循環(huán)流化床粉煤灰替代5%的鋼渣，水泥在各個齡期的抗折強度和抗壓強度得到了提升。

可以看出，利用循環(huán)流化床粉煤灰部分替代鋼渣后，水泥在各個齡期的強度都有提升，分析原因，一是因為相比較鋼渣，循環(huán)流化床粉煤灰的活性更高，在水化過程中能夠生成更多的水化鋁酸及C-S-H，而且其能夠激發(fā)鋼渣與爐渣本身的活性，提升水化作用，以此來保證水泥的強度；二是粉煤灰在與鋼渣和爐渣混合后，彼此之間相互填充促進了混合物密度的增加，水化反應(yīng)生成的產(chǎn)物也會對漿體孔隙進行交織填充，進一步提升水泥強度；三是由研究人員提出，鋼渣與爐渣的混合，使得水泥漿體界面的Ca（OH）2取向有所減少，界面厚度則不會出現(xiàn)明顯變化。鋼渣與爐渣、粉煤灰復(fù)摻后，水泥漿體界面的Ca（OH）2取向和界面厚度都有所減少，界面性能接近純水泥界面，能夠促進水泥物理力學(xué)性能的顯著提高；四是粉煤灰顆粒能夠均勻地分布在水泥漿的基相中，發(fā)揮出微細集料的作用，可以將此類硬化漿體看做微混凝土，水泥的強度也因此得到了顯著提升[3]。

3 結(jié)論

結(jié)合上述試驗研究可知，在摻入5%循環(huán)流化床粉煤灰的情況下，水泥在各個齡期的強度都可以達到42.5的等級要求；當(dāng)鋼渣用量固定時，通過摻加循環(huán)流化床粉煤灰的方式，能夠顯著提升水泥的早期強度，不過28d齡期的抗壓強度會有所下降；當(dāng)爐渣用量固定時，通過摻加循環(huán)流化床粉煤灰的方式，能夠顯著提升水泥的早期強度，對于其后期強度影響不大；不同配比條件下，得到的水泥在凝結(jié)時間、穩(wěn)定性、和易性等方面都能夠滿足相關(guān)標(biāo)準和規(guī)范的要求，能夠在工程項目的施工建設(shè)中直接使用。

參考文獻：

[1]程志，魏林海，韓濤，等.循環(huán)流化床脫硫灰渣性質(zhì)及應(yīng)用研究進展[J].鍋爐技術(shù)，2018，49（05）：34-38.

[2]李端樂.摻超細循環(huán)流化床粉煤灰水泥的特性研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)（北京），2018.

[3]李端樂，王棟民，鄭大鵬，等.化學(xué)激發(fā)劑對大摻量循環(huán)流化床粉煤灰水泥力學(xué)性能的影響[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2017，17（29）：120-127.

（作者單位：冀中能源峰峰集團有限公司電業(yè)分公司）