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激发剂对掺燃煤炉渣普通砂浆性能的影响 (2014)

添加日期:2015/4/28 13:44:12   作 者:杨洋  来源:   浏览次数:

激发剂对掺燃煤炉渣普通砂浆性能的影响

杨洋

干粉砂浆课题组

摘要:

燃煤炉渣作为骨料掺入干粉砂浆中,需要一定的激发剂激发其活性,而目前都采用复合激发剂进行激发。通过对几种激发剂的激发效粟进行实验对比,硫酸钠-氢氧化钠复合和氢氧化钠-硅酸钠复合两种复合激发剂对掺合料强度的激发效果最显著。不同激发剂复掺后优势互补,对燃煤炉渣砂浆强度提高有明显作用。

关键词:燃煤炉渣;激发剂;强度

1 前言

为了将燃煤炉渣潜在活性激发出来,提高燃煤炉渣综合利用技术水平,国内外研究者进行了长期的、大量的研究工作,并对燃煤炉渣化学激发技术及其机理进行了大量研究。一般来说,要提高燃煤炉渣早期化学活性,燃煤炉渣活性化学激发的基本思路是:一是“补钙”,提高体系的CaO/SiO2的比值;二是破坏玻璃体表面光滑致密、牢固的Si-O-Si和Si-O-A1网络结构;三是激发生成具有增强作用的水化产物或促进水化反应。

2 实验部分

2.1 激发剂种类

燃煤炉渣所用化学激发剂大致可以分为以下几类:碱性激发剂,包括有Ca(OH)2、NaOH、KOH、Na2SiO3和Na2CO3等;硫酸盐激发剂,常有石膏(CaSO4·2H2O、CaSO4和CaSO4·1/2H2O)、K2SO4、Na2SO4等;氯盐激发剂,常用的有CaCl2和NaC1;醇胺类激发剂,包括三乙醇胺、异丙醇胺等;酸类激发剂,包括磷酸;其他无机盐类,包括铝酸钠、硫铝酸钾等。虽然激发剂种类众多,但在实际应用中,燃煤炉渣的激发剂仍以硫酸盐和强碱及两者复合为多,其中激发剂的复合使用已成为燃煤炉渣化学激发的趋势。

2.2 实验设计

本试验从以上众多试剂中选用了氢氧化钠、硫酸钠、硅酸钠、碳酸钠作为基本激发剂,烘干(除氢氧化钠外)后都磨细成粉剂以同等掺量单掺或复掺入掺合料中,分别测试砂浆不同龄期抗压抗折强度。砂浆胶砂比固定为1:4(使用添加剂K-807,激发剂外掺,其量为总胶量的3.5%计),实验结果如表1所示。

表1 激发剂种类对砂浆强度的影响

实验号

7d抗压强度(MPa)

7d抗折强度(MPa)

28d抗压强度(MPa)

28d抗折强度(MPa)

JF0

7.2

3.0

15.6

5.0

JF1

7.8

3.3

16.0

4.7

JF2

6.8

2.8

15.2

4.6

JF3

8.0

3.2

17

5.6

JF4

8.3

3.4

18.2

5.2

JF5

7.5

3.4

16.8

5.4

注:JF0-5分别为空白、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸钠与氢氧化钠复合、氢氧化钠与硅酸钠复合、氢氧化钠与碳酸钠复合。

2.3 实验结果及分析

实验结果如表1所示。从表1可以看出:

(1) 对于抗折强度,7d时大小顺序是JF5=JF4>JF1>JF3>JF0>JF2,28d时大小顺序是JF3>JF5>JF4>JF0>JF1>JF2,综合来说,抗折强度最佳的应该是JF5,即氢氧化钠与碳酸钠复掺的一组;不管早期和晚期,掺硫酸钠(JF2)的抗折强度都低于其他激发剂类别。不同激发剂的前期(7d)强度相差比较大,其中7d强度最高和最低的相差0.6MPa。

(2) 对于抗压强度,7d时大小顺序是JF4>JF3>JF1>JF5>JF0>JF2,28d时大小顺序是JF4>JF3>JF5>JF1>JF0>JF2,所以不管早期和晚期,掺硫酸钠(JF2)的抗压强度都低于其他激发剂类别,而氢氧化钠与硅酸钠复掺(JF4)的抗压强度最高,硫酸钠与氢氧化钠复掺(JF3)的其次。抗压强度最高(JF4)和最低(JF2)的相差较大,7d时相差1.5MPa,28d时相差达3.0MPa。

总的来说,单掺硫酸钠或氢氧化钠的活性激发效果表现不突出,其中掺硫酸钠的各龄期强度反而比空白组的小。原因可能是即使不添加其他化学激发剂,燃煤炉渣中的部分活性SiO2和Al203也能溶出与Ca(OH)2发生火山灰反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,或者钙矾石等产物。掺入NaOH虽增加了OH-离子浓度,使砂浆体系pH值得到显著地增大,使聚合度较高的Si-O、Al-O键断裂增加,提高了早期(7d)强度,但28d强度比空白组的增长甚小,强度增长率反而最缓慢。在实验中掺Na2SO4的激发效果表现最差,但强度增长率却最高,这是因为所含的硫酸根碱性不如OH-,前期直接激发较差,但它实际上是强碱和硫酸盐的双重激发,使得燃煤炉渣的活化能得以持续发挥,因而后期强度提升较大。

试验结果证明,复合化学激发剂可以发挥各激发剂的不同功能,优势互补,能达到更理想的激发效果。这其中硫酸钠与氢氧化钠复合、氢氧化钠与硅酸钠复合两种复合激发剂对强度的激发效果显著,尤其是后者。这是因为Na2SiO3具有双重作用,不但可水解生成NaOH,使液相的0H-增多,pH值比Ca(OH)2饱和溶液的(12.45)明显升高,Na2SiO3激发本质就是强碱激发。而且它能水解生成硅胶,这些硅胶可与Ca2+反应生成C-S-H凝胶,这也加速了燃煤炉渣与Ca(OH)2的反应。由于Na2SiO3和Na0H共同的强碱作用,使其砂浆早期和后期强度都较高,激发效果优于单一激发剂或其他类型的激发剂。

3 总结

本章分别通过试验研究了不同激发成分掺量对非等级燃煤炉渣砂浆性能变化的影响,在此基础上确定出各成分的最佳配比,可以得出:硫酸钠-氢氧化钠复合和氢氧化钠-硅酸钠复合两种复合激发剂对掺合料强度的激发效果最显著。不同激发剂复掺后优势互补,对燃煤炉渣砂浆强度提高有明显作用。

4 参考文献

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[2]龙广成,谢友均,牛丽坤.砂浆中粉煤灰的最佳掺量[J] .硅酸盐学报,2006,2(6):762~765.

[3]夏艺,潘钢华,张金山.干粉建筑砂浆中粉煤灰掺量的研究[J].混凝土与水泥制品,2005,3(6):5l~53.

[4]于洪波.干混砂浆的生产工艺及设备[J].建筑机械化,2005(12):24~25.

[5]郁伟华.新型绿色建材一干粉砂浆[J].上海建材,2000(4):34~35.


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