CFB灰渣干粉砂浆的组成设计与性能研究

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循环流化床灰渣(简称CFB灰渣)是指在流化床锅炉内经850~900℃燃烧固硫后排出的废弃物。与普通粉煤灰(PFA)相比,CFB灰渣的结构疏松多孔,且含有大量的f-Ca O和Ⅱ-Ca SO4,具有一定的膨胀性和自胶凝性能。然而利用CFB灰渣的多孔结构、膨胀性等特性,能够有效改善干粉砂浆的保水和收缩性能。目前,CFB灰渣的利用率较低,随意堆放不仅占用大量土地资源,而且渗出液会污染水源和土壤。因此,迫切需要对CFB灰渣进行建材资源化利用。本文首先对比研究了CFB粉煤灰(CFBFA)与PFA的火山灰反应活性,水化产物、微观形貌以及粉煤灰颗粒表面Si、Al、Ca元素分布,探讨了p H值、SO3含量对于CFBFA中活性Si O2和活性Al2O3的溶出作用。结果表明:CFBFA的火山灰活性高于PFA,水化过程中CFBFA表面较PFA表面更易被腐蚀且活性Si O2和活性Al2O3易于溶出,CFBFA含有的Ca O和Ⅱ-Ca SO4对于促进其活性Si O2和活性Al2O3的溶出起到很大的作用。相关研究揭示了CFBFA的水化机理,为其在干粉砂浆中的应用提供了理论基础。随后开展CFB灰渣干粉砂浆的组成设计研究,探究了CFB炉渣粒径、胶砂比、CFB粉煤灰掺量、水胶比以及外加剂掺量对干粉抹灰砂浆性能的影响。结果表明:砂浆的保水率随着CFB炉渣粒径增大而下降,随着胶砂比以及CFB粉煤灰掺量增大而升高;砂浆的稠度经时损失随着CFB炉渣粒径和胶砂比增大而升高,随着CFB粉煤灰掺量增大而下降;砂浆7d及28d抗压强度随着胶砂比增大而增大,随着CFB粉煤灰掺量和水胶比增大而呈现出降低的趋势;外加剂的掺量适当时,能够改善CFB灰渣干粉抹灰砂浆的性能,提高7d及28d抗压强度。以上组成设计研究结果表明,当CFB炉渣粒径小于2.36mm时,砂浆的性能最佳。不同强度等级的干粉砂浆对应的胶砂比分别为1:4、1:3、3:7。基于性能考虑的不同强度等级(M5-M15)干粉抹灰砂浆基础配比为:水泥掺量分别为5%、7.5%、15%,CFB粉煤灰掺量分别为15%,17.5%、15%,CFB炉渣掺量分别为80%、75%、70%,外加剂掺量分别为1.20 wt%、0.90 wt%、0.90 wt%。在上述干粉砂浆基础配比下,用普通粉煤灰和机制砂替代CFB灰渣,对比研究了CFB灰渣干粉抹灰砂浆与普通干粉抹灰砂浆的综合性能。结果表明:CFB灰渣干粉砂浆性能优于普通干粉砂浆,CFB灰渣能够提高干粉抹灰砂浆的保水率、抗压强度、拉伸粘结强度,降低干燥收缩,提高抗冻性能,并且能够大规模应用,节省大量的材料成本。
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