含粉煤灰胶凝材料综述

率, 当温度升高或压蒸时间延长时, 粉煤灰
复合活化法是将粉煤灰预先磨细, 同时
中 原有网络 结 构 破 坏, [SiO4]四 面 体 网 络 聚 加 入 化 学 激 发 剂 激 发 粉 煤 灰 活 性O 杨 南 如
集 体从高聚 合 度 向 低 聚 合 度 解 聚, [SiO4 ]单 等[12] 研 究 表 明: 在 535i 硅 酸 盐 水 泥 中 掺 入
某些研究表明~ 在粉煤灰水化前~
SH
和 a( OHD 2 就已沉积在粉煤灰颗粒表面~ 7
天后玻璃相受到侵蚀~ 许多小于 1~ 2Mm 的
颗粒在 28 天内反应完全~ 然而晶相似乎是
惰性的G 关于粉煤灰水泥中间相的水化机理
有两类观点: 一种认为粉煤灰阻碍了中间相
水化~ 另一种观点则正好相反G
闵 盘 荣 等[13] 对 常 温 常 压 下 的 粉 煤 灰
30% 9水泥抗压强度波动大9 无法稳定生产9 粉煤灰少熟少水泥9 各龄期强度达到 3 号
熟料 8d 抗压强度至少高于 4Mpa9 另外水 粉煤灰水泥性能9 且强度发展较快9 克服了
泥细度应 % 9 对混合材烧失量也要严格 以粉煤灰为主要原料胶结材料水化硬化慢~
控制
强度增加缓慢~ 工期较长的缺陷
1. z. 3 粉煤灰-硅锰渣复合水泥 硅锰 1. 5 碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料
中可见, 机械力活化效果明显, 随着粉煤灰
采用球磨机~ 振动磨机等设备将粉煤灰 细度增加水泥强度逐渐增加, 当粉煤灰比表
磨细, 从动力学讲, 仅能提高粉煤灰火山灰 面积为 480~ 650m2/kg, 矿渣掺量 15% , 粉
反应速率, 而不能提高水泥水化反应速率O
煤灰掺量 25% , 仍可生产 525 号混合水泥O
石灰料经蒸养后的反应机理作了研究~ 提出
不 论 aO/ SiO2 分 子 比 如 何~ 水 化 硅 酸 钙 的 形成速度是开始半小时很快~ 1 小时后 f
aO 几乎不再下降~ 这是由于生成的水化硅 酸钙凝胶 包 裹 在 未 作 用 的 SiO2 和 a ( OHD 2 颗粒表面~ 阻止了它们间的进一步作用~ 这
和煤渣双掺生产复合水泥9 混合材料比例最
彭 家 惠[6] 等 用 63% 粉 煤 灰~ 1 % 矿 渣~
好是 1= 19 生产 4 号复合水泥时9 总混合 4% 石膏~ 1 % 熟料和 6% 复合外加剂9 粉磨
材 最 佳 掺 量 % 左 右9 最 大 为 30% 9 超 过 细度为 0. 08mm 方孔筛筛余 3. % 9 制得的
量 4 ~ 60% ~ 硅 锰 渣 9 ~ 1 % 时9 可 生 产 4 号 复 合 水 泥[3]9 硅 锰 渣 掺 量 增 多 可 提 高
1. 1 粉煤灰硅酸盐水泥定义
复合水泥的抗折强度
凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰~ 适量石 1. z. 4 粉煤灰-页岩复合水泥 庐山水
膏磨细制成的水硬性胶凝材料9 称粉煤灰水 泥 1. z 含粉煤灰的复合水泥
Ig( 34 D 正 交 试 验, 实 验 结 果 表 明, 预 先 水 热 温度越高碱激发作用越强, 网络连接程度越
处理对抗压强度影响和贡献最大O
高, 破坏网络需要能量越大, 碱激发作用越
王 晓 钧[10] 等 研 究 了 粉 煤 灰 - 石 灰 - 水 困难, 需要时间越长O
系统 在不同温度下粉煤 灰对 f -CaO 的吸 收 2. 4 复合活化
水泥砂浆试件~ 当达到一定龄期时~ 抗渗能
力的提高弥补了碱度的不足~ 掺粉煤灰的碳 化速率可能与不掺粉煤灰的相同~ 甚至更 小G 凡能提高粉煤灰反应程度的各因素均能
有效提高掺粉煤灰水泥砂浆试件的抗碳化性
能G
4 几个问题
4. 1 激发剂问题 用碱类物质激发粉煤灰活性时~ 使粉煤
灰 在水化过程释放出大量[SiO4 ]4 吸 收 碱 和 a ( OHD 2~ 从 而 避 免 碱 与 集 料 中 SiO2 反 应~
种常压的变化趋势始终是平缓的G
3. 2 耐久性研究
3. 2. 1 抗冻性
金 成 昌 等[14] 对 矿 渣~ 钢
渣~ 粉煤灰复合水泥砂浆抗冻性试验研究表
明~ 冻融循环 200 次后~ 复合水泥的强度有
所下降G
张虹[1]等对粉煤灰~ 磷渣复合水泥砂 浆
试体试验在经过冻融循环后~ 与 28 天强度
相比~ 抗压强度提高 2. 65% ~ 抗折强度降低
和 40% 粉煤灰组成的细度为 600m2/ kg 的复 SiO2 比 值 是 决 定 其 潜 在 活 性 的 重 要 因 素,
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FENMEIHUI ZONGHE LIYONG
研究综述
aO/ SiO2 的 比 值 一 般 为 0. 1~ 0. 15G 因 此~
粉煤灰自身通常并不水化~ 但加入碱和 a
f ENMEIH I ZONGHE LIYONG
研究综述
含粉煤灰胶凝材料综述
张长森
盐城工学院材料系 4003
摘 要2 介绍我国近几年来含粉煤灰胶凝材料的研究概况9 指出几个尚需注意和进一步研究
的问题
关键词2 含粉煤灰胶凝材料9活化措施9水化机理9耐久性
中图分类号2
8
1 含粉煤灰胶凝材料
文献标识码2 B
道[1]9 粉 煤 灰 单 掺 不 如 与 磷 渣 双 掺 效 果 好9 1. 3 高钙粉煤灰生产膨胀水泥
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
磷渣掺量 % 时9 水泥强度随磷渣掺量增
范付忠[ ]等研究表明2 掺入一定量经选
加而增加9 当磷渣掺量 % 时9 水泥强度 择处理过的复合添加物可在高钙粉煤灰水泥
随之降低9 混合料总量为 0% 9 磷渣掺 % 效果最好 此种水泥早期强度高9 凝结时间
0. 23% ~ 均能符合 425 号 R 型水泥的要求G 徐希昌[15]等研究表明~ 在强度和含气量
相等条件下~ 粉煤灰水泥砼的抗冻性比普通
硅酸盐水泥砼略低G 其中含气量对抗冻性的
影响程度比强度影响程度大得多~ 对于粉煤
灰水泥砼~ 只要适当提高含气量~ 就能配制
出与普通硅酸盐水泥砼抗冻性相同的砼G
( OHD 2 则可能形成水化产物 S H~ 3A
- a O3 - H12 ( 4AH13 D 和 2ASH8~ 后 期 还
能形成水榴石~
S H 的 aO/ SiO2 比 与
H 含量有所降低~ 反应程度随着 a ( OHD
与 aSO4 - 2H2O 的 加 入 而 增 加G 粉 煤 灰 一
般延缓 3S 的早期水化~ 但促进后期水化G
泥的抗蚀性优于硅酸盐水泥G
3. 2. 3 抗碳化性能
吴学礼等[~ 7]用快速
碳化试验方法测定了不同养护龄期的普通水
泥砂浆试件与掺粉煤灰砂浆试件的碳化深
度~ 得到结论为: 掺粉煤灰的碳化速率随养
护龄期延长而减小的幅度超过同龄期普通水
泥砂浆试件~ 在 300d 养 护 龄 期 内 掺 粉 煤 灰 的碳化速率均不同程度地高于同强度的普通
剂 N , 碱-粉煤灰-矿渣系统硬化体 28d 抗 ~ 2% 范 围, 90d 也 只 有 2~ 5% , 如 将 粉 煤
压强度达 60MpaO
灰磨细则其反应程度可成倍增加O
2 粉煤灰活化措施研究
我们将磨细灰与原状灰作对比试验, 掺 灰量 25% , 其它条件不变, 结果如表 1O 从
2. 1 机械力活化
3d 28. 99 30. 85 33. 7 48. 38 46. 21
7d 60. 32 56. 72
28d 53. 60 55. 92 57. 32 93. 90 80. 78
注: 采用盐城水泥厂熟料, 盐城电厂干排灰和上海宝山钢铁厂碱渣
合物, 可获得合适的强度发展趋势, 只是随
2. 2 水热合成
渣与粉煤灰双掺可生产复合水泥 粉煤灰掺
碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料是以粉煤
收稿日期2 000 08 08
灰为主9 用碱性激发剂激发其活性9 同时掺 7
< 粉煤灰综合利用> 2000 年第 4 期
入一定比例的矿渣( 或硅酸盐熟料D 及外加剂
黄士元等[8]研究了 7 种粉煤灰的反应活
来改善其 水 硬 性 能 的 胶 凝 材 料O 潘 群 雄 等[7] 性, 他们制成粉煤灰 -Ca ( OHD 2 浆 体, 测 量
的水化产物中生成一定量的 Af t 钙矾石 9 既可提高水泥硬化浆体的强度9 又能调节水
正常9 达到 4 号 型水泥标准
泥硬化浆体的膨胀值9 水泥的基本性能能满
1. z. z 粉煤灰-煤渣复合水泥 峨眉山 足一些膨胀水泥的性能要求
盐化工业集团公司水泥厂认为[ ]9用粉煤灰 1. 4 粉煤灰少熟料水泥
体和双聚体百分含量增加, 有利于胶凝性物 30~ 50% 活化粉煤灰能生产 425i 水泥O
质生成O 2. 3 化学活化
3 水化机理与耐久性研究
文献[11]报道, 用复合碱性激发剂如氢氧 3. 1 粉煤灰水化机理
化钠, 硫酸钠和水硬性石灰激发由 60% 矿渣
粉 煤 灰 中 玻 璃 相 含 量 和 组 成 中 的 CaO/
石膏
(%D
3. 5 3. 5 3. 5
4 4
W/C
0. 44 0. 44 0. 44 0. 44 0. 44
抗折强度( Mpa D
3d 5. 34 5. 56 6. 07 6. 00 5. 4
7d 6. 63 6. 37
28d 8. 21 8. 33 8. 41 8. 17 8. 03
抗压强度( MpaD
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< 粉煤灰综合利用> 2000 年第 4 期
但粉煤灰含碱量往往都很高~ 且易于溶出~ 因此~ 对于通过碱激发多掺粉煤灰与碱总量 增加对 AAR 的促进效应要作出综合~ 深入 分析~ 以免碱量过多造成砼碱集料反应O 4. 2 粉磨细度与粉磨工艺
粉煤灰越细~ 早期活性越高~ 且在混凝 土中有微集料效应和密实效应~ 有利水泥强 度提高~ 但如过高地增加细度O 势必增加能 耗~ 一般应控制在 600m2/kg 左右O
比~ 内掺可降低硫酸盐膨胀~ 但不能有效降 低因混凝土表面松散而引起的重量损失G
张虹等[1]将硅酸盐水泥~ 粉煤灰磷渣 复
合水泥砂浆试体分别放入水中养护 14d 后再 放 入 6% N a2SO4~ 6% MgSO4 浸 蚀 性 溶 液 中 养护 28d~ 结果发现~ 复合水泥强度略有 增 加~ 而硅酸盐水泥则强度下降~ 表明复合水
泥 厂[4] 用 回 转 窑 熟 料9 在 不 掺 外 加 剂 情 况 下9 粉 煤 灰 掺 量 1 ~ 0% 9 页 岩 掺 量 % 9 可稳定生产 4 号复合水泥9 页岩属填充性
1. z. 1 粉 煤 灰 - 磷 渣 复 合 水 泥
据报
混合材9 如掺量增 加9 则 水 泥 强 度 明 显 降 低
研究表明: 粉煤灰与矿渣比为 60= 40, 粉煤 其 水 化 不 同 龄 期 后 在 HCI 溶 液 中 的 可 溶 性
灰 比 表 面 积 为 600m2/kg 左 右, 外 掺 3% 模 物 质, 发 现 养 护 7d 后, 这 些 粉 煤 灰 溶 解 性
数为 1 的水玻璃~ 3% 天然沸石~ 1. 5% 早强 很小, 其反应程度低于 1% , 28d 以后只在 1
表 1 不同细度粉煤灰对强度影响
粉磨 时间 ( minD
0 20 48 80 0
比表 熟料 粉煤灰 矿渣 面积 ( m2/kgD ( % D ( % D ( % D 382 74. 5 22. 0 416 74. 5 22. 0 490 74. 5 22. 0 650 60. 0 25. 0 15 382 60. 0 25. 0 15
着激发剂用量不同, 发展趋势有所不同O
李卫国[9]以不同产地的原状粉煤灰~ 不
影响粉煤灰碱性激发的因素很多, 其中
同掺量碱性激发剂, 不同品种外剂和不同的 碱的种类和 pH 值~ 温度~ 粉煤灰结构与表
预 先 水 热 处 理 工 艺 作 4 个 因 素, 进 行 了 面状态起主导作用O 碱性越强, pH 值越高,
3. 2. 2 抗蚀性
Reed B- Freeman 等[16]
对掺灰普通水泥试样与不掺灰的抗硫酸盐水
泥试样的抗 硫酸盐性进行了比较G 粉煤灰 掺入采用内掺( 粉煤灰与浆料~ 石膏一起粉 磨D 和外掺( 粉煤灰作为矿物掺入砼中D 二种
方式~ 硫酸盐浸泡按 USBRS4908 规定进行G 研 究结果表明: ( 1D 普通水泥内掺低钙粉煤 灰 后抗硫酸盐性比抗硫酸盐水泥好; ( 2D 普 通 水 泥 外 掺 aO 的 8% 的 粉 煤 灰~ 其 抗 硫 酸 盐性与 抗酸酸盐水泥相当或 有所 提 高; ( 3D 普通水泥内掺高钙粉煤灰后抗硫酸盐性 有所提高~ 当 aO{25% 时其混凝土膨胀与 未 掺灰的抗酸酸盐水泥相当; ( 4D 与外掺相