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篇一：srtp结题报告终

正交实验法对掺活化剂的粉煤灰水泥性能影响因素的研究

第1章绪论

1.1引言

水泥是我国国民经济重要的基础原材料，不仅为建筑业及基础设施建设提供支撑，而且为改善城乡居住条件、提高人民生活水平提供物质保障。水泥产业在国民经济发展中具有重要的地位和作用。

改革开放以来，我国水泥产业经历了较长时间的高增长期，自1985年以来水泥产量一直居世界第一。特别是经过“九五”和“十五”的发展，水泥产业已成为面向国内、国际两个市场，并具有一定国际竞争力的重要产业，为国民经济持续快速健康发展做出了重要贡献。2007年、2008年、2009年水泥产量分别为13.2亿吨、13.88亿吨、16.3亿吨。可以看出，目前我国仍处在快速发展时期。在这一阶段，消费结构不断升级，城市化进程进一步加快，基础设施建设、房地产开发及大规模的经济建设都将继续拉动水泥产业的快速发展，水泥产业仍然是一个极具发展潜力的产业[1]- [3]。

然而水泥产业是以矿产资源为基本原料，以化石能源为主要燃料，以高温窑炉这种高耗能、高排放作业方式为主体的产业。但在进入21世纪后的短短几年时间内，我国水泥工业发展以新型干法生产技术为主导，在预分解窑节能煅烧工艺、大型原料均化、节能粉磨技术、自动控制技术和环境保护技术等方面，从设计到装备制造都迅速赶上了世界先进水平[45]。由于新型干法生产技术迅速发展，节，

能减排工作也取得明显成效，反映出科技进步对建材工业节能降耗的巨大推动作用，但水泥产业的碳排放量和能源消耗量在国民经济各行业中仍居于前列[6]。据统计，2009年我国原煤产量为29.6亿吨，燃烧所排放的co2为77.5亿吨，其中水

泥生产能耗约1.8亿吨煤，占当年全国总能耗消耗6.6%，co2排放总量约13.8亿吨

(包括生产水泥用碳酸钙分解排放的co2)，占当年全国co2总排放量的26.1% [7]。

行业发展的同时也造成了大量有限资源的浪费。目前国内研发的以辊压机系统和立磨为代表的节能粉磨技术也已实现规模化和产业化，技术指标已接近国际先进水平，与目前的球磨系统相比可降低粉磨能耗20%；突破现有粉碎理论的高效节能粉磨技术也正开展应用基础研究。因此，在水泥中掺入大量粉煤灰, 不仅实现了工业废弃物的利用, 且作为水泥的成分, 大幅降低了水泥生产成本, 也减少了石灰石资源的消耗以及开采过程对环境的破坏。福州大学本科生科研训练计划（srtp）项目试验总结

1.2 粉煤灰与粉煤灰水泥

1.2.1 粉煤灰概况

粉煤灰是燃煤（包括低热值燃料）锅炉在燃烧过程中产生的固体颗粒物，包括灰和渣。如按废弃物处理，粉煤灰不仅堆放占压大量土地，而且污染大气环境。作为可利用的资源，可以用于生产水泥、粉煤灰烧结砖、加气混凝土等建材，用于筑路、采煤沉陷区回填、改良土壤等。全国燃煤电厂和低热值电厂排放的粉煤灰高达3.3亿吨以上，占全国固体废弃物的40%。煤炭、电力行业利用粉煤灰2.1亿吨左右，利用率为66%，创造了较好的综合效益。随着我国燃煤（矸石）电厂快速发展，粉煤灰产排量日益增加，带来的环境压力逐年增大，为充分利用资源、减少环境污染，需进一步提高粉煤灰综合利用水平。

1.2.2 粉煤灰水泥

粉煤灰水泥，全称粉煤灰硅酸盐水泥。凡由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰（粉煤灰的掺量为20～40％）、适量石膏共同磨细而制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰水泥。按现行国家标准，粉煤灰水泥的强度等级有：32.5、32.5r；42.5、42.5r；52.5、52.5r。

粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存

在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢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。

在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性[8]。

目前，粉煤灰主要用来生产粉煤灰水泥、粉煤灰砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及其他建筑材料，还可用作农业肥料和土壤改良剂，回收工业原料和作环境材料[8]。

1.2.3 粉煤灰活性与激发

粉煤灰的活性主要来自活性sio2(玻璃体sio2)和活性a12o3 (玻璃体a12o3 )在

一定碱性条件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性sio2、活性a12o3和f-cao(游离正交实验法对掺活化剂的粉煤灰水泥性能影响因素的研究

氧化钙)都是活性的的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏(caso4）的

形式存在，它对粉煤灰早期强度的发挥有一定作用，因此粉煤灰中的硫对粉煤灰活性也是有利组成。粉煤灰中的钙含量在3%左右，它对胶凝体的形成是有利的。国外把cao含量超过10%的粉煤灰称为c类灰，而低于10%的粉煤灰称为f类灰。c类灰其本身具有一定的水硬性，可作水泥混合材，f类灰常作混凝土掺和料，它比c类灰使用时的水化热要低。

粉煤灰中少量的mgo、na2o、k2o等生成较多玻璃体，在水化反应中会促进碱

硅反应。但mgo含量过高时，对安定性带来不利影响。粉煤灰中的未燃炭粒疏松多孔，是一种惰性物质不仅对粉煤灰的活性有害，而且对粉煤灰的压实也不利。过量的fe2o3对粉煤灰的活性也不利。

在水泥生产中，一般通过磨细来进行活性的物理激发；在混凝土配置中，一般通过掺加一些化工原料来进行活性的化学激发。粉煤灰的玻璃微珠表面存在惰性表面层，水化活性很低，阻止其内部进一步的水化，粉煤灰的水化首先从玻璃体的断裂面开始。粉煤灰磨细到一定程度再进一步磨细需要掺助磨剂，而不同助磨剂对物料适应性不同[9]。

1.2.4粉煤灰市场前景与运用

粉煤灰综合利用是国家一项长期技术经济政策,是一项功在当代,利在千秋的事业。水泥行业作为利用粉煤灰的重点行业之一,虽然取得了很大的成绩,但是仍有许多厂家没有充分认识利用粉煤灰所能给企业带来的技术经济效益,我们德州第二建材厂做为国家定点粉煤灰水泥生产示范基地,通过多年的生产经营实践,深刻认识到对粉煤灰的综合利用,要想取得好的经济效益,一靠技术、二靠政策、三靠市场开拓,只要能将三者有机结合起来,给企业所带来的不仅仅是对社会所作出的保护环境方面的贡献,而且也给企业带来良好的经济效益[2]。

粉煤灰作为一种具有潜在水硬性的工业废渣,人们往往只注意其作为混合材料所产生的经济效益,而忽视其具有与粘土十分相似的化学成分。利用粉煤灰配料,基本在生料中全部代替粘土,由于其本身颗粒细小的特性,在生料中掺加12%的粉煤灰时,物料综合入磨粒度降低。同时,粉煤灰在生料磨中起到相当助磨剂的作用, 烧结制品如粉煤灰烧结砖,加入不高于35%的粉煤灰,可节约煤碳20%。也可作为烧结粉煤灰陶粒,产品可代替部分细砂、碎石,做轻质混凝土、或做为陶粒砌块、保温砌块、保温板材料；生产粉煤灰水泥粉煤灰可代粘土配料,辅以石膏、荧石复合矿化剂,烧制早强型高标号水泥熟料；粉煤灰水泥作为我国现行国家标准中的六大水泥品种之一,其年生产量是最低的,据有关资料统计,在1996年我国福州大学本科生科研训练计划（srtp）项目试验总结

水泥总产量达到4.5亿吨的条件下,粉煤灰水泥的总产量仅有1000万吨,占总量的四十五分之一,这其中除技术上的原因外,也有市场方面的因素,主要是用户已习惯于使用普通水泥、矿渣水泥等,而对粉煤灰水泥不甚了解,不愿使用,无形中给生产厂家带来很大压力[10，11]。

综上所述,作为一个水泥生产企业,想要取得好的经济效益和社会环境效益,搞好粉煤灰利用