脱硫石油焦灰-硫铝酸盐水泥发泡体系的性能试验研究.pdf

2 0 1 5年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONC RET E ANI C EME NT P RODUC T S 2 01 5 No ． 7 J u l y 脱硫石油焦灰一 硫铝酸盐水泥发泡体 性能试验研究 李秋义 ， 张修勤 ， 韩 帅， 孔 哲。， 莫 建 蓝色经济区工程建设与安全协同创新 中心 ， 青岛理工大学 ， 2 6 6 0 3 3 系的 摘要 以硫 铝 酸 盐 水 泥和 脱硫 石 油 焦 灰 为 复 合 胶 凝 材 料 ， 基 于 双 氧 水发 泡 工 艺 制 备 发 泡 保 温 材 料 。研 究 了水 胶 比和发 泡剂用量对脱硫 石油焦灰一 硫铝酸盐水泥发 泡体 系抗压 强度 和干表观密度的影 响。试验结果表 明。 水胶 比相 同时 。 发 泡水泥的干表现 密度 和抗压强度 均随发 泡剂 用量增加 而降低 ， 而抗压 强度在发 泡剂增加到 一定程度 时趋 于稳 定； 发泡剂用量相 同时。 干表 现密度随水胶 比增加 而先增加后 降低 ， 抗压 强度 随水胶 比增加 总体 呈上升趋 势。其 中当水胶 比较低 时， 试块强度增长较快 ； 当水胶 比较 高时 ， 试块 强度 趋于稳定。 关键 词 发 泡 水 泥 ； 脱 硫 石 油 焦灰 ； 抗 压 强 度 ； 干 表 观 密度 Ab s t r a c t Us i n g s u l p h o a l u mi n a t e c e me n t a n d d e s u l f u r i z a t i o n o f p e t r o l e u m c o k e a s h a s c o mp o s i t e c e me n t i t i o u s ma t e ． r i a l s ，f o a mi n g t h e r ma l i n s u l a t i o n ma t e r i al i S p r e p a r e d b y h y d r o g e n p e r o x i d e f o a m s y s t e m．T h e i n f l u e n c e o f wa t e r - b i n d e r r a t i o a n d a mo u t o f f o a mi n g a g e n t o n c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d d r y b u l k d e n s i t y o f p e t r o l e u m c o k e a s h S H t p h o a l u mi n a t e c e me n t f o a mi n g s y s t e m i s s t u d i e d ． I 1 l e e x p e rime n t r e s u l t s s h o w t h a t ，a t t h e s a me wa t e r b i n d e r r a t i o ， wh i l e t h e a mo u n t o f f o a mi n g a g e n t i n c r e a s e s ． d r y b u l k d e n s i t y of foa m c e me n t a n d c o mp r e s s i v e s t r e n gth d e c r e a s e s ． e c o mp r e s s i v e s t r e n gth of f o am c e me n t t e n d s t o b e s t a b l e i n s o me c e r t a i n d e g r e e wi t h the i n c r e a s i n g of f o a mi n g a g e n t ； a s the s a me a mo u n t o f f o am - i n g a g e n t ， d r y b u l k d e n s i t y i n c r e a s e s at fi r s t t h e n d e c r e a s e s ． Wi t h t h e i n c r e a s i n g t h e wa t e r - b i n d e r r a t i o ， t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h i n c rea s e s i n g e n e r a 1 ．Wh e n t h e wa t e r b i n d e r r a t i o i s r e l a t i v e l y l o w． s t r e n gth o f b l o c k i n c r e a s e s r a p i d l y ； wh i l e t h e wa t e r b i n d e r r a t i o i s h i g h ， t h e s t r e n g t h o f b l o c k t e n d s t o b e s t a b l e ． Ke y wo r d s F o a m c e me n t ； De s u l f u riz a t i o n o f p e t r o l e u m c o k e a s h ； Co mp r e s s i v e s t r e n gth ； Dry b u l k d e n s i t y 中图分 类号 T Q1 7 2 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 6 3 7 2 0 1 5 0 7 8 7 0 4 O前 言 近年来 ， 建筑业的快速发展促使人们对建筑节 能的要求 1 3 趋增高。为此 ， 国内外都对保温材料进 行 了深入研究 ， 而发泡水泥作为保温材料在建筑领 域 的研究也更加完善【 ” 。为了增加社会效益并减少 社会污染 ， 人们开始将眼光投放到废弃物的利用方 面。利用石灰粉脱硫技术 ， 将炼 油后 的石油焦与粉 状的石灰石混合 ，再喷人流化床锅炉进行燃烧 ， 石 灰石高温分 解 出的 C a O与石 油焦燃烧 生成 的 S O 反应生成 C a S e ，其 中从底部排除 的为脱硫石油焦 渣 ， 经除尘系统收集 的为脱硫石油焦灰[2 1 。将脱硫石 油焦灰应用于发泡水泥中 。 即以一定 的比例取代水 泥制备发泡水泥 ． 从而节约水泥 ． 并且还会达到更 优越 的性能。因此 。 合理利用脱硫石油焦灰具有绿 色环保和再 生利用的特点 。 并为社会带来 了显著 的 经济效益 ． 本试验 的 目的是将脱 硫石油焦灰用 于硫铝酸 基 金 项 目 “ 十 二 五 ” 国家 科 技 支 撑 计 划 资 助 项 目 2 0 1 1 B A J o 4 B 0 5 0 5 ； 山东 省高校优秀科研创新 团队计划项 目。 盐水泥发泡材料 中 ， 再用 双氧水作为发泡剂 ， 以及 激发剂等多种材料制备密度低且达 到保 温要 求的 保温材料 。 1试 验设计 1 ． 1 试验材料 水泥 4 2 ． 5级快硬硫铝酸盐水泥。 脱 硫石 油 焦 灰 青 岛某 炼 油 厂 产 石油 焦 经 循 环 流化床锅炉燃烧技术脱硫后 的产物 。 发泡剂 化学发泡剂 H 2 0 ， H 2 0 含量为 3 0 ％， 各 项性能指标符合 G B ／ T 6 6 8 4 2 0 0 2 化学试剂 3 0 ％ 过氧化氢 要求。 稳泡剂 具有提高表 面活性和改善粘滞性作用 的物质， 纤维素纳。 ． 激发剂 高锰酸钾。 水 自来水 。 1 ． 2 试验 方法 试件制备与养护 将干料倒人搅拌锅 中低速搅 拌 1 0 s ， 然后均匀加入部分水搅拌 6 0 s ， 且低 、 高速各 3 0 s ， 再用剩余水稀释三种试剂 ， 将稀释后的激发剂 、 一 8 7 2 0 1 5年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 2 3 1 期 稳泡剂溶液一同加人再低速搅拌 2 5 s ，最后加入稀 释后的发泡剂并低速搅拌 1 0 s 。搅拌完毕后倒入模 具浇筑成型 。将成型后的试 块放在阴凉干燥处养 护 ， 待试块有 足够强度后用拆模机拆模 ， 再将试块 移送至电热鼓风干燥箱至恒重。 根据 G B ／ T 5 4 8 6 ． 2 2 0 0 1 无机硬质绝热制品试 验方法 力学性能 的要求 ， 测试试件 的抗压强度【 3 】 。 根据 J G J 5 1 2 0 0 2 轻骨料混凝土技术规程 ， 采用整体试件烘干法测定试件 的干表观密度 。 1 ． 3 试 验配 合 比及试 验结果 设计胶凝材料总量为 3 0 0 g 。 硫铝酸盐水泥用量 为 8 0 ％， 石油焦灰用量为 2 O ％。通过试配 ， 稳泡剂和 激发剂的浓度均为 0 ． 5 ％． 稳泡剂溶液掺量为胶凝材 料总量 的 4 ％，激发剂溶液掺量为胶凝材料总量的 1 ％ ， 温 度 控 制 在 3 0 ～ 3 5 ℃范 围 内 ． 水 胶 比与 发 泡 剂 掺量为变量 ， 具体试验配合比及试验结果见表 1 。 表 1 脱硫 石油 焦灰一 硫铝酸盐水泥发泡体系配合 比及试验结果 2试 验分 析 2 ． 1 干表观密度影响因素研究 由图 1 可 以看出。在水胶 比不变的条件下 ， 随 着 发泡 剂 用量 的增 加干 表 观密 度 均 呈现 下 降趋 势 。 由于 发 泡 剂 在 加 热 或 者 催 化 剂 的 作 用 下 能 迅 速 反 应 ， 产生大量气体 ， 而这些气体在稳泡剂 的作用下 静 霞 H _ 一 88一 图 1 发泡剂用量对干表观密度的影响 分布在浆体内部 ， 使浆体膨胀 。同时， 随着发泡剂掺 量的增加 ， 气体体积也 随之增加 ， 使凝结硬化后的 试块干表观密度降低嘲 。 由 图 2可 以看 出 ．在 发 泡 剂 用 量 不 变 的 条 件 下 ， 随着水胶 比的增 加 ． 试块干表观密度总体上呈 先增加后降低 的趋势 。当水胶 比较低时 ， 试块干表 糖 锲 H - 水胶 比 图 2 水 胶 比对 干 表 观 密 度 的 影 响 ∞ 加 舳 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 加 ∞ 4 4 4 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2