自燃煤矸石在水泥中的应用.pdf

第2 8 卷第l 期 2 002 呈1 月 山西建筑 S H A N X IA R 、H I T E 呷』R E V 0 12 8N o i I a n2 0 0 2 文章编号1 0 0 9 ．6 8 2 5 1 2 0 0 2 1 0 1 ．0 0 7 00 2 自燃煤矸石在水泥中的应用 李江瑛，苗旺泉 摘要自燃煤矸石应用于建筑工程材料及建筑制品，具穗显著的经济效益、社会效益和环境效益。就自燃媒矸石作为 活性混合材料应用于水泥工业生产进行论进，它具有啤低能耗，提高产量，降低成本，改善水泥性能，变废为宝，保护环境 等特点．， 关键词自燃煤矸石，水泥，粉煤灰，资源化，保护环境 中图分类号T u 5 2 2 ．1 13文献标识码A 煤矸石是采煤排放出的工业废渣。我国对工业废弃物的政 策是减量化、资源化和无害化。资源化即综合利用，具体讲就是 列再牛资源的综合利用科学技术。是当代经济与社会发展的重 大课题。探索工业废渣资源化的新方法、新途径和新技术，将有 利于促进拄术创新和技术进步，推动生产力的发展。我们本着立 足本地，治理矸山，变废为宝，化害为利的原则，于2 0 世纪8 0 年 代初期开始了对煤矸石综合利用的科学研究、开发应用，至今做 r 大量工作，使其在建筑工程中的应用成为最主要的利用途径之 一，也是提高其利用率的根本措施，例如，用于水泥、混凝土、砂 浆、砖、砌块、予应力卒心板、道路工程的基础等。 1自燃煤矸石应用于水泥中的混合材料 粉煤灰为发电厂排放的工业同体废弃物，它是由煤粉悬浮惫 燃烧急冷而成，所必它的球状剩粒结构较密实。粉煤灰与煤矸石 同属国家提倡综合利用的“j 废”产品，且两者化学成份极其相 似，_ 丰要具有氧化物s i Q 、A k q ，同样具有火山灰活性，同属活 性混合材料，它们在常温下与水、石灰化合反应，生成不溶、安定 的硅铝酸钙盐。采用这两种混合材料作为水泥的主要原料，可降 低水泥中的碱| 生氧化物含量，从而降低水泥的碱度。我们对两种 _ _ 】二业废渣进行活性试验，通过水泥腔砂2 8d 抗压强度比定量地确 定其活性高低符合G R2 8 4 7 8 l 中的规定。 11 粉煤灰的化学成份及两种废渣的活性对比见表l ，表2 。 衰1 粉煤灰化学成份 ％ 表2 水泥胶砂2 8d 抗压强度比活性试验 } 蟊i ～～遭芝 坚 煤矸石粉煤灰 l 掺3 0 ％1 业废渣后2 8d 抗压强度值／M P a 4 294 3 3 厂对比硅酸盐水扼2 8d 抗压强度值／M n 6 l 56 l5 抗压强度比／％ 6 9 87 0 4 12 易培性试验通过对煤矸石、粉煤灰、水泥熟料取等量物料， 在小磨巾粉磨等同时间，所得熟料细度1 00 ％，煤矸石细度 44 ％，粉煤灰细度27 ％。由试验得知，该两种混台材料较熟料 易粉磨，儿所得粉末较细，易于填充水泥石孔隙，减小孔隙率，增 加其密实度，提高抗渗性、抗腐蚀性，并表现良好的水泥和易性， 从而提高了建筑物的耐九性。通过磨细，一方面粉碎粗大颗粒， 解除颗粒问的粘结，改善表面特性，减少配合料在混台过程中的 摩擦，改善集料级配，提高物理活性。另一方面，粗大颗粒的破 坏．使其内部可溶性s 峨、A k q 溶出，断键增多，比表面积增大， 反应接触面增加，活化分子增加，早期化学活性得到提高 1 ．3 煤矸石、粉煤灰定比掺加对水泥强度的影响 煤矸石、粉煤灰同是火山灰质混合材料，它们本身略有或没 有水硬性胶凝性能，当它们以粉状及有水存在时，常温下，就町与 氢氧化钙或其它碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬 性胶凝性能的化合物，成为增加强度和耐久性的材料。我们同时 定比定量将煤矸石、粉煤灰作为活性混合材料掺人，磨制水泥，寻 求最佳职比，使它们的物理、化学活性充分激发并利用．窟量地厦 应出定比掺人对水泥强度的影响，最后确定煤矸石3 0 ％、粉煤灰 3 0 ％、石膏65 ％为最佳掺量，此时强度最高，强度发挥最好。 2 砌筑水泥性能 2 ，1 在合理选择水泥原材料，严格控制各项技术指标及牛产I 艺的条件下，对水泥物理力学性能进行了测试 见表3 ，煤矸石、 粉煤灰活性对其早期强度有较大影响，活性愈高，有利于提高早 期强度。这种水泥和易性、保水性、安定性好，完全符合水泥的品 质指标，用于配制工业与民用建筑用M 25 ～M 1 0 砌筑砂浆，装修 用灰，某些工程的基础垫层及生产砌块、砖、瓦等．稠度、和易性、 强度均可达到要求。 袁3 砌筑水泥物理力学性能 22 抗腐蚀性根据G B2 4 2 0 8 1 ，采用3 ％化学纯尤水硫酸盐溶 液与2 0 ℃清水溶液进行水泥胶砂试体浸泡2 8c j 后强度斌验，抗 硫酸盐、抗镁盐侵蚀性能好，见表4 。 表4 抗蚀性试验 养护溶液 2 8d 抗折强度／M P a2 8d 抗压强度肿P a 清水5 73 22 3 ％N ≈鼢5 ．53 98 3 ％M 9 8 q 543 02 23 和易性及抗渗性该水泥标准稠度用水量2 6 ％～2 8 ％，泌 水率7 ％～1 0 ％，流动度1 2 ％～1 3 5 ％。两种活性混台材料易 磨，且未燃尽的碳起一定的助磨作用，使得水泥颗粒较细。一片 面，增强了煤矸石和粉煤灰的反应能力，提高了保水性，使得砂浆 具有极好的和易性、微膨胀性，使用过程叶] 干缩性小．用于抹面砂 浆可减少因千缩产生的裂纹。男一方面，由于浆 下转第7 8 页 收稿日期2 0 1 1 ．1 l1 4 作者简介李江琏t 1 9 6 6 一 。女，1 9 8 9 年毕业干中央广播电视大学工民建专业，工程师，阳泉市建筑工程材料质量检骑所，山两阳泉0 4 5 0 0 0 苗旺泉 1 9 6 3 ，男，1 9 8 9 年毕业于中央广播电视大学工民建专业，工程师，阳泉市建筑总公司开发公司．山西阳泉0 4 5 【 0 0 万方数据 笋孺孝拳摺 山西 建筑 4 高流态混凝土对配台比和原材料很敏感，必须加强对操作 人员的管理，不能有丝毫大意。 圈1高流态粉煤灰免振 囤2泵送普通混凝土 s 刚 自密式混凝土 叮订 5 扫描电镜 S E M 照片 见图1 、图2 。 4 结语 高流态混凝土通过在山西大学文科楼高层框架结构上的成 功应用．经技术、性能及微观结构等方面的分析得到以下结论 1 使用我省的普通硅酸盐水泥、粗细集料、流化剂和粉煤灰 可配制m 高流惫高性能混凝土。 2 不改变常规施工工艺条件下，在高层框架结构巾进行r 坍 落度2 6c m 的高流态混凝土施工，施工过程中混凝土具有良好的 流动I 生、抗分离性、间隙通过性和填充性。 3 经济效益显著由于实现了争施工过程混凝十的白流平、 自密实，没有在任何部位使用人工辅助插捣。节约了机械、电赞 等，缩短了工期，减少了5 0 ％的混凝土施工人员。综合考虑每市 方混凝土节约费用2 0 元。 4 环境效益好由于免振捣，施工时无噪音，不扰民，可以住 城市市区和居民区连续施工。混凝土中大量掺合了当地粉煤灰， 减少了污染，保护了环境，是“绿色高性能混凝土”。 5 高流态混凝土通过在高层框架结构中梁、柱、楼板、剪力墙 的成功应用，表明该技术具有广泛的推广应用价值 参考文献 [ 1 ] 冯乃濂．高性能混凝土[ M ] ．北京中国建筑工业出版社， 1 9 9 9 ． [ 2 ] 陈建奎．混凝土外加剂原理及应用[ M ] ．北京中国计划出版 社．1 9 9 8 ， [ 3 ] 赵志缙．新型混凝土覆其施工工艺[ M ] ．北京中国建筑工业 出版社，1 9 9 6 ． T h em e c h a n i s mo fh i g h n o w i n gc m l c r e t ea n dt h ea p p l i c a t i o ni na r t sb u i l d i n gp r o j e c t W U 蛐i 一煳 吼n w z №z t ”谢机％w Ⅱn0 3 0 0 0 6 ，岛i m A b s h Ⅷd T h en u i d i z a t i o nm e c k n i 锄0 fh i g h _ f l o w i n gc o n c r e 址a n di t sa p p l i c a t i o ni nh i g h - r i s ef r a r n es t n l c t u r e sa r ed i s c u s s e da n da r l a l y z e d ．T h e h i g h f I o 而n gc 。n c r e t eu S i “g i na r tb u i l d i r l gp n j c c t s } 1 a s 碍口0 d n u i d i t y ，a n t i s e p a r a t i o nq 出i t y ，p a 鼯i n g q u a l i t y t h r o u g hg a p s a n d m l i n gc h a r a c t e r b t l cA n dt h eo 。力c r e t eh a sg 。。di n t e 邮l t ya n dd u r a b i l i t ya f t 矗} 删e n j n g ．B e c a u s eo fa v o i d i n gt a n l p i n ga n dn ⅡⅪn gn 1 8 n y 踟o L m t so fn y a s h m n ya d v a m a g E sa r ea c ‘i r e da sr 嘎i u c i n g t m l ea n d I a b 。rp o w e r ，c u t t i r 培d o w n t h eo ∞t ，r 1 0n o i s ea n du n - d l s n Ⅱb i “gr 商d e n t sT h e | l i g h _ f l d w l T l g ∞n c r e t eh a s ∞矧e o o r 的m i cb 饥e f l ta n d 叩v i H m m e n l a lb e n e f i t ． K e yw o r 出h i g h - f l 捌n g 唧c 瞅e ，m e c k I l l i m l ，n l e c } 1 a n i c a lp e o r m a l l c e 上接第7 0 页 体结构毛细孔隙“细化”，町提高结构的密实度，提高强度，提高抗 渗透性能、抗碳化性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻性能等。但煤矸 石、粉煤灰颗粒不能过小、过细，因为需水量会增加，影响煤矸石、 粉煤艇性能的发挥。 24 关于Y 元素照射晕率早在1 9 8 2 年，我们请有关部门对我 市的自燃煤矸石y 元素照射量率进行了测定，见表5 。 3 工程应用 掺加煤矸石、粉煤灰的砌筑水泥，适用于地上、地下的砌筑砂 浆滴层建筑物的内墙抹面砂浆及框架结构填充墙砌筑砂浆、某 些基础的垫层及生产砌块、砖、瓦等。特别适用于潮湿介质中砌 筑抹面砂浆、受侵蚀的抹面砂浆砌筑水泥的生产，企业不需增加 投资，不需设备歧造，能降低生产成本且应用范围广，生产与应用 在技术上可行，经济上合理，具有极强的生命力。 衰5 照射量率 测量地点最大照射量率 微仑仆时 阳泉一矿北头咀矸石山 2 0 一2 5 阳泉二矿矸石山2 0 阳泉三矿矸石山 2 s ～3 0 阳泉四矿矸石山 2 2 ～2 5 4 结语 煤矸石、粉煤灰应用于水泥生产、建筑] i 程材料及建筑制晶， 不仅具有显著的经济效益，而且具有显著的社会和环境效益。 1 节省燃煤，降低成本，增加产量；2 降低产品成本，改善水 泥性能；3 变废为宝，化害为利，保护环境，功在当今，利存千秋。 T h ea p p l i c a t i 叫o fS e l f - 蟾n i t i o I Ic o a lg a n g u ei nc e m e n t L IJ i n r 罾y h 唱。，M I A oW a 晖一q 珊一 11 kj ”m ≠“地0 ，A 砌础州“瑚E ，硒N 甜i ”g 如z 盯缸￡＆汹僻0 ，s 妇靴z 妇7 曙Q 嘲”，y Ⅱn 片q “““ 0 4 5 0 0 0 ， * ⅢⅡ； 2 丁km 础脚 州f 岛“ 4 加掣o ，A ，曲i ∽f “憎 概￡ h I 加划矿S h 船zh ”艘蚴“ ，％n 舶㈨”0 4 5 0 0 0 ，踊概 A b s t m c t T h es e l fi g n i t l o n0 0 a l 韶“g u c 讯a m p l o y e di na r c h i t e c t u r ee r l 画1 1 e e “n gm a t e n a la n da r c h i t ％t u r ep r I ] d u c t i o nT h eo b v l u s “ n o m yb c n e 矗t ，s 。c t c r yb ∞c n ta n d 朗v i r o n n l e n tb e n 幽ti s0 b t a i n e d ．T h ep a p e rc 。1 【 u 【】d sL h a t 鸵l f l g I l i t l o no 。a lg a I 培u eku s e da sa c t i v e ∞r n p 渊t en 协t e m l d I l n n gc e n l e n ti r l d u s t r yp r o d u c t i o nA n dt h ep a p 汀d i s c I l s s 皓t h es o m ea d v a l l c a g e so fs e I “g n i t i o no 呻lg a n g u ec 锄e n t eg a 1 a t i n ge n e r g y 。0 n s u m p t | o n ，e n h 8 n c m gl J r “】c t j mq u a m i t y ，d e c r e a s i n gc 喊，p e r f 。c t i T l gc 锄锄tq u a l i t y ，p r o t 。吐l 。崛c f l “埘1 m 甘1 ta n d s 0o n K e yw o r d s s e l f 远n i t i o n ∞a lg a r I g u e ，c 锄e n t ，f l ya s h ，r 幅o l j r c e ，p 衄e 吐i r 培e r l v i r o r m l 朗t 万方数据