粉煤灰取代明矾石制膨胀剂的可行性研究

目前 ，国内主要用 明矾石 作为提 供 Ａ ，的膨 胀组分 ， １ Ｏ 但 明矾石碱 含量较 高 ，容易 引起碱 一集 料反应 ，对 混凝 土
产生不利影 响。
４ ０ ．９ ．０ Ｏ９
２ １２ 水 泥 胶 砂 试 验 ．．
’
主要依据下列标准规范 试验 ：
．
ｌ 粉 煤灰 的基本 结构 及性 能
低主要取决于铝 制膨胀 组分 的质 量… 。钙矾石 的形态 、生 成速度和数量对水 泥膨胀 有直 接影 响。当水 泥 一膨 胀剂 系 统 中 Ｃ Ｏ和 Ｃ Ｓ 足条件下 ，膨 胀速率 和大小 主要取决 ａ ａＯ 满 于含铝组分 的活性 高低 和数量 。所以 ，膨胀 剂 的质量 和含 铝组分有直接关 系 。
发法 。
２ 实验 部分
２ １ 试验 原 材料 及 实验 方 法 ．
反应式 中 ：Ｃ Ｓ ａＯ 直接可 由硬石膏 提供 ；Ｃ （ Ｈ） ａ Ｏ ：主
要 由水 泥 中 Ｃ Ｓ和 Ｃ Ｓ水化 析 出 的 Ｃ （ Ｈ） 供 ；而 ， ａ Ｏ ２提 Ａ ， 由铝制膨胀组分提供 。除硬石膏质量外 ，其活性 高 １ 则 Ｏ
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粉煤 灰 取 代 明矾 石制 膨 胀剂 的 可 行性 研 究
薛 爽 ， 陈吉春 ， 李端林 ， 方胜强
（ 武汉 理工 大学 资源 与环境 工程 学 院 ， 湖北 武 汉 ４０７ ） ３００
【 摘 要 】 针对 明矾 石较 高含碱 量而引起 的碱 集料反应问题 ， 用粉煤灰代替 明矾石 来与硬 石膏共 ： 拟采
ｌ ３ｏ ｌ ４
ｌ ２ ｌ ３ ３Ｏ ４ ３Ｏ ４
温下与水和石 灰徐徐 地 化合 反应 ，生 成不 溶 、安定 的硅铝
酸钙盐的性质 ，也 称火 山灰 活性。粉煤 灰化 学活性 的决定 因素是其 中玻璃体含量 、玻璃体 中可溶性 的 ＳＯ 、Ａ： 含 ｉ １Ｏ 量及玻璃体解 聚能力 。 粉煤灰活性是粉煤灰颗粒大小 、形 态 、玻璃化程度及其 组成的综合反映 ，也是其应用价值大小的一个重要参数 。粉
２ １ １ 试 验原材料 ．． 硬石膏 （ 山） 青 、粉 煤灰 （ 武汉硅酸 盐制品 厂） 、工业 用明矾石 、Ｐ ３ ． Ｒ水泥和建筑用砂 （ Ｏ ２５ 通过 ２ｍ ｍ筛 ） 。 硬石膏 、粉煤灰化学成分见表 １ 。
表 ｌ 硬石膏 、粉煤灰化学成分表
材料 名 称 ＳＯ Ｆ２ ３Ａ２ ，ＴＯ Ｃ Ｏ ｉ２ ｅＯ ＩＯ ｉ２ ａ ｕｇ Ｓ ３ Ｋ Ｏ Ｎ ２ ｏ Ｏ ２ ａＯ 硬石膏 ．９ ．３ ．４ ０ Ｏ ９ ２ １８ １４ ０ ５ ． ５３ ． ７ 粉煤灰 ３８ ２ Ｉ ５ ５ ５ ．２ｌ ． Ｉ ． ７ ２ ５ ．４Ｏ Ｏ ． ｌ ３ ４ ３ ３ ． ｌ Ｏ ｌ ．６ Ｏ ４ ８ ．８
总称 ；化学活性是指其 中的可溶性 ｓ（ 、Ａ： ｉ ２ １ 等组分在 常 ） Ｏ
Ｆ ］
Ｆ ５
１９ １ ４ ０
１８ ４ １７ ４ １ ０ １ ０
ｌ ３ｏ Ｂ １９ １ ｌ ４ ， ４ ０
ｌ ２ ｌ ３ ３ｏ ４ ３Ｏ ４ Ｂ４ Ｂ ５ １８ ４ １７ ４ １ ０ １ ０
我 国火 电厂粉煤 灰的主要 氧化 物组成为 ：Ｓ０ 、Ａ ｉ２ １ 、 Ｏ Ｆ２ ， ａ ｅＯ 、Ｃ Ｏ、ＴＯ 、Ｍ ｏ、Ｋ Ｏ、Ｎ ２ ｉ２ ｓ ２ ａ０、Ｓ ， Ｏ 、Ｍｎ Ｏ等。粉

混凝土膨胀剂 Ｊ ６— ０ １ Ｃ Ａ７ ２ ０ ；混凝土外加剂应用技术 规 范 Ｇ Ｊ１ ；普通混凝土力学 性能 试验 方法 Ｇ Ｊｌ Ｂ １９ Ｂ ８ 。硬石 膏 和粉煤灰在 实验 中采用 内掺 法 。按 等量 替代 水泥 率计 算 。 硬石膏与 粉煤 灰 及 明矾 石 分 别 在球 磨 机 中 混 磨至 ２０ 目 ０ （ 筛余小 于 ５ ） ％ 。
同作 用的方法来生成 具有 膨胀 作用的钙矾石 ， 并与 明矾 石进行对 比。试验 结果表 明， 试件 具有较好的 膨胀率
及 抗 压 强度 。
【 关键词 】 粉煤灰 ； 明矾石 ； 硬石 膏； 钙矾石 ； 膨胀 剂 【 中图分类号 】 Ｔ ５８０２４ Ｕ ２．４．
我 国绝大 多数膨胀剂 生产厂家生产硫铝 酸盐性膨胀 剂 ， 其膨胀 源是钙钒石（ ， ３ ￣ｏ ３ Ｈ Ｏ 。钙钒石形成 的 Ｃ Ａ・ ｃ ｓ ・ ２ ： ）
与 自身化学元素性 质无 关 ，又能促 进制 品胶凝 活性 和改善
编 号 水 泥 硬石膏 粉煤灰 砂 编号 水泥 硬石膏 明矾石 砂
（） ｇ
９ １ ０
ｇ
３ｏ ４ ３ｏ ４ Ｂｌ Ｂ２
ｌ ５ｌ １０ ５
１ ０ ｌ Ｏ
制品性能 （ 如强度 、抗 渗性 、耐磨性 ） 的各种 物理 效应 的
所用胶凝材料组成见表 ２ ＋ ｊ
试件 （ 硬石膏 ＋粉煤灰）
（） （） ｇ ｇ
Ｆｌ Ｆ ２ ｌ ５ｌ １０ ５ １ ０ １ ０
试件
（ 硬石膏 ＋明矾石）
（） （） ｇ ｇ （） （） ｇ ｇ
９ ３Ｏ ４ １ ３ ｏ ０ ４
理活性是粉煤灰 颗粒 效应 、微 集料效应 等 的总 和，是 一切
反 应式 为 ：
Ａ ２ ，＋ Ｃ （ Ｈ） ＋ Ｃ Ｓ ４＋ ６ ２ ＿ Ｃ Ａ ・ Ｃ Ｓ ４・ １Ｏ ３ ａ Ｏ ２ ３ ａ Ｏ ２ Ｈ Ｏ ÷ ３ ３ ａ Ｏ
３ ２Ｈ ２ Ｏ
【 文献标识码 】 Ｂ
煤灰的活性大 小不是 一成 不变 的，它 可以通过 人工 手段激 活。常用的方法有三种 ：机械磨细法 、水热合成 法 、碱性激
煤灰是一种人工火山灰质混合材料，能在常温特别是在水
热 （ 蒸汽养护 ）处 理条件下 。与氢氧化 钙或其他 碱 土金属 氧化物 发生 化学 反 应 ，生成 具 有水 硬胶 凝 性能 的化 合 物 ； 成为一种增加强度和耐久性的材料。
粉煤灰 的活性包括 物理 活性 和化学 活性 两个方 面。物