低品质粉煤灰制备蒸压砌块研究

来源 :山东建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:loveni978
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我国有着数量巨大的低品质粉煤灰,由于本身颗粒粒径大、需水量比高、烧失量大等问题严重影响了它的利用率,提高低品质粉煤灰利用率的关键所在是提高其活性。本文选取两种本地某企业的低品质粉煤灰,采用球磨处理来降低粉煤灰细度并探索球磨处理时间与粉煤灰筛余率、需水量比和强度活性指数的影响,借助X-射线衍射(XRD)分析原状粉煤灰的矿物组成,使用扫描电子显微镜(SEM)从微观上对比原样粉煤灰与球磨后粉煤灰的微观不同。石墨烯最为当前已知强度最高的材料之一,且具有很好的韧性,通过添加少量石墨烯探索了石墨烯掺量对粉煤灰强度活性指的影响。选取碱、硫酸盐和氯盐进行单掺和复掺,探究激发剂种类和掺量对低品质粉煤灰活性激发效果,确定了两种粉煤灰的最佳化学激发剂的最佳掺量。基于前部分试验,采用同样的思路,将改性后的低品质粉煤灰用于制备蒸压砌块小试块。探究了粉煤灰的球磨时间以及各种外加剂的单掺、复掺对蒸压砌块干密度和抗压强度性能的影响。研究表明,粉煤灰球磨时间的增多,使其颗粒细度变小,改善了颗粒级配,减少了需水量比,从而提高了粉煤灰强度活性指数。但要控制球磨时间,不宜过长,导致颗粒过细。综合考虑最佳球磨时间为4h,此时,粉煤灰A强度活性指数为80%,提高了32%;粉煤灰B强度活性指数为94%,提高了为43%。石墨烯通过吸附在粉煤灰表面,改变粉煤灰的二次水化反应进程,提高了粉煤灰强度活性指数,实验结果表明,石墨烯的最佳掺量为0.05%,粉煤灰A的强度活性指数为79%,粉煤灰B的强度活性指数为68%。化学激发剂Na2SO4掺入浆体后生成的Na OH可提高溶液的PH值,破坏玻璃质球体表面Si-O键和Al-O键,促进水化反应的发生,两种粉煤灰强度活性指数随Na2SO4掺量的增加而提高,掺量为2.5%时,粉煤灰A的强度活性指数为78%,粉煤灰B的强度活性指数为92%;掺入Ca(OH)2引入大量钙离子,也提高了体系碱性,促进了水化反应生成更多凝胶产物。但过多加入会使碱度过高,Ca2+的溶解度降低导致水化速率变缓,抑制水化物的产生,因此,两种粉煤灰强度活性指数随Ca(OH)2掺量的增多先增加后减少,最佳掺量为10%;Ca Cl2中的Ca2+和Cl-穿透粉煤灰颗粒表面的水化层,与内部的活性Al2O3反应生成水化铝酸钙,并增加颗粒内外渗透压,促进水化,粉煤灰强度活性指数随Ca Cl2掺量的增加而提高。粉煤灰球磨4h后复掺激发剂,效果显著。以10%Ca(OH)2与3%Ca Cl2复掺效果最佳,粉煤灰A活性指数达113%,粉煤灰B活性指数达97%。两种低品质粉煤灰球磨磨细后,与其它物料混合均匀,有利于搅拌,粉煤灰的球磨时间并不是越长越好,煤灰磨细后,需水量比下降,浇注料浆的水料比有所降低,发气成型时越来越困难。当球磨0.5h时,两种粉煤灰蒸压砌块的抗压强度/干密度值最高。掺入Na2SO4后,使得铝粉发气过程集中、更顺畅,易形成均匀的封闭气孔,砌块随Na2SO4掺量的增加,干密度减少,强度提高,且粉煤灰球磨后添加Na2SO4可以很好的解决超细粉发气困难的问题;由于Ca Cl2遇水放热,提高了体系发气时的温度,使发气更顺畅,且料浆的硬化速率提高,料浆更好的形成早期结构强度,产生稳定的孔结构,但过量会使反应速率过快,对产生稳定气孔不利,因此随Ca Cl2掺量的增加强度先增加后减少,粉煤灰A的最佳掺量为2%,粉煤灰B的最佳掺量为1%;随着Ca(OH)2代替石灰量的不断增多,有效Ca O含量减少,料浆产热量不足,未能给予铝粉良好的发气环境,比强度降低。球磨后添加Na2SO4有利于缓解细粉发气困难的问题。掺入石墨烯对低品质粉煤灰制备蒸压砌块试块有增强作用,两种粉煤灰制备砌块时石墨烯最佳掺量分别为0.05%、0.1%。
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