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利用廢料生產環保型快硬早強水泥

文檔作者：陳冀渝文檔來源：四川省建筑科學研究院		點擊數：	更新時間： 2021年04月07日
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文章編號：1007—046X(201 1)04—0038—02
生態建材
利用廢料生產環保型快硬早強水泥
Manufacture of Environment Friendly Rapid--Hardened Early—-Strength Cement with Wastes
陳冀渝
(四川省建筑科學研究院，四川成都610021)
摘要： 介紹了國外一種利用廢料生產硫鋁酸鹽水泥熟料的生產工藝、配方及性能測定。
關鍵詞： 廢料；硫鋁酸鹽水泥；快硬早強水泥
中圖分類號：TQ172．72 文獻標識碼：B
0前言
近些年來，世界環境問題越來越受到人們廣泛的關注
和重視，對廢料的有效利用正成為一項十分重要的研究課
題。而在廢料的利用領域中，用廢料生產水泥是解決環境
問題的一大有效途經。但由于與普通硅酸鹽水泥熟料(下
稱普通熟料)相比，廢料Al含量較多，其使用量受到制
約。另一方面，由于多數廢料中A1，0，質量分數在30％
以下，A1，0 ／SiO 比在0．7以下，鋁酸鹽含量不足，不能用
來生產高鋁酸鹽水泥。具有早強性或膨脹性的硫鋁酸鹽
水泥即c A s—c，s系水泥較普通熟料的Al含量高，但又較
高鋁酸鹽水泥的鋁酸鹽含量少，因此可大量利用AL，0
質量分數在30％ 以下，A1，0 ／SiO，在0．7以下的廢料來
生產。不過由于硫鋁酸鹽水泥含有較多c|AF，存在膨脹問
題。對此，海外一水泥公司通過研制，開發出一種環保
型快硬早強水泥。這種水泥是用多種廢料制成，不僅早
期抗壓強度高，煅燒時CO 排放量小。
1生產工藝
這種環保型快硬早強水泥屬一種c．s—c A，s系水泥，
采用少量殘存游離氧化鈣，適量調整c AF和CASO (石
膏)含量的技術路線，由石灰石和硅石天然原料與精礦渣、
高爐礦渣、沸騰爐粉煤灰(下稱沸騰爐灰)或微細粉煤灰、
廢石膏和廢礬土多種廢料配料，人窯煅燒成熟料，按需要
外摻石膏和其它成分，共同粉磨混合而成。其生產工藝的
要求如下：①在配料中，原料使用一部分A1．0 質量分數在
30％以下，A1，0 ／SiO，在0．7以下的廢料；②熟料中C4A s
10～30份、C，S 30 60份、c AF 4～15份、游離氧化鈣0．2 2
份、CaSO 質量分數>由0．45×c A s一+1．1 X C AF公
式求出的值。若熟料中C s質量分數超過60份，28 d抗
壓強度降低，c AF質量分數超過15份，硬化時硬化體會
3 CoAL ASH 4／2011
因過度膨脹而破壞；含有0．2份以上的游離高氧化鈣，可
降低所需熟料的煅燒溫度，但超過2份，后期抗壓強度降
低。c AF是提高水泥早期抗壓強度，并使其并生膨脹性
的一種成分。為了增加c AF生成量，需增大A1，0，含量，
而大多數廢料中A1，0 在30％ 以下，A1，0 ／SiO，在0．7以
下，在這種條件下可限定c AF生成數量。由于強度也受
CaSO 含量的影響，當CaSO 含量大于上述公式求出的值
時，有助于水泥獲得高強度。
2熟料強度及CO 排入量的測定
表1列出所用原料的化學組成。表1表明鐵精礦渣、
高爐礦渣、粉煤灰和廢石膏中A1，0 質量分數在30％ 以下，
A1，0 ／SiO，在0．7以下，將表中所示原料按表2所給配比配
合，置于振動磨中磨成一定細度的粉料，成球，于1 250~C
下煅燒，急冷，再經振動磨磨成布萊恩比表面積為4 000
cm2／g的熟料(其礦物組成見表3)，加入水，拌成料漿，
注入尺寸為1 cm x l cm x 6 am的試模，在濕空氣條件下養
護l d，脫模，再在溫度為20％ 的水中養護至所定齡期，
取出試件，用萬能試驗機測定抗壓強度。測定結果如表4
所示。熟料煅燒時CO 排放量測定結果如表3所示。
表1 原料化學組成
表3表明，由于c S、C4AFS和C4AF組成的熟料，
表2 原料組成及配比
編號 一一 塾 望塑壁!重 {j 萎器
C2S C+A~S C4AF CaSO4 f-CaO C3S C3A ／％ (重量份)
編號 塑鏖 ! ：
7 d 28 d
! 噸! 噸! 噸! ! i ! ! ! ! ! 睦!，
(上接第37頁)
廢料用量多，石灰石用量少，實例和對比例所示的CO 排
放量均在煅燒普通熟料(參考例)時的50％以下。表3表
明，對比例1的熟料中未含游離氧化鈣，后期抗壓強度低，
被認為這是由于1 250℃ 下煅燒不充分所致，表明在CO
排放量因煅燒溫度降低而減少的條件下，存在一定數量的
游離氧化鈣是必要的。由于對比例2的熟料，其CaSO 含
量小于上述公式求出的值，后期抗壓強度也低。cAF質量
分數為15份的熟料(對比例2)和游離氧化鈣質量分數
為7．1份的熟料(對比例4)未達到生產工藝的要求，所
制試件出現膨脹破壞，而按工藝要求燒制的熟料(實例1
和2)不僅煅燒時CO 排放量小，而且強度特性優異。
3結語
(1)利用多種廢料燒制C，s—C A，s系熟料，減少石
灰石用量，使分解石灰石的耗熱量降低，從而減少其分解
而產生的CO 排放量和燃料用量。
(2)由于所用廢料的反應性強于石灰石和硅石天然原
料，可在低煅燒溫度下形成所需的礦物組分，也有助于降
低燃料消耗量。
(3)用上述原料和廢料，按所定工藝煅燒的熟料，其
強度特性優異，不僅早期抗壓強度高，而且后期抗壓強
度也令人滿意。
由于利用多種廢料生產c，s—c A s系水泥，可收到
利廢、節能、環保的效果，其開發前景十分看好。
收稿日期：2011年2月17日
(4)粗集料級配良好，集灰比及水灰比合理，集料表
面包裹均勻且顆粒接觸點水泥漿連接面大，則多孔混凝土
連通孔隙率及抗壓強度較高。
參考文獻
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4．4粉煤灰對多孔混凝土性能指標的影響
表6中試驗級配為16 20 mm，灰集比為1／4，水灰比
為0．32，粉煤灰摻量范圍為20％～40％。研究表明，摻入
粉煤灰后，多孔混凝土連通孔隙率降低，抗壓強度增大。
表6 外摻粉煤灰試驗結果表
5 結論
(1)多孔混凝土屬于粗集料骨架空隙結構，灰集比對
其有效孔隙率和28 d抗壓強度的影響最大且顯著，其次是
集料級配，最后是水灰比，但集料級配和水灰比對其影響
均不顯著。
(2)水泥的膠結作用對多孔混凝土的抗壓強度起到了
關鍵的作用。
(3) ，損 雖度增大。 收稿日期：2011年3月4日
4／201l 粉煤灰 39

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