磨细流化床固硫渣在水泥混凝土中的性能研究

论文摘要

流化床燃煤固硫技术是为了适应环境保护的要求而发展起来的先进煤燃烧技术,但是由于循环流化床燃煤副产物,即循环流化床燃煤固硫渣（以下简称固硫渣）中含有的固硫矿物在水化的过程中有明显的体积膨胀等原因,限制了固硫渣的利用,甚至影响到这种燃煤技术的大型化推广。论文选择1种典型的固硫渣,对其粉磨后作为水泥混合材和以磨细固硫渣-水泥熟料体系为胶凝材料的混凝土进行了研究。本文采用扫描电子显微镜（SEM）对磨细固硫渣以及原状固硫渣的微观形貌进行了研究,并研究了细度对磨细固硫渣性能的影响;通过宏观指标,如强度、体积稳定性、耐久性等指标对磨细固硫渣作为水泥混合材以及以磨细固硫渣-水泥熟料体系为胶凝材料的混凝土进行了研究,并通过X射线衍射（XRD）对包含固硫渣体系的胶凝材料的水化产物进行了分析。研究结果显示:磨细固硫渣和原状固硫渣在微观形貌上的差别不大,都是疏松多孔且不规则结构;细度对磨细固硫渣的标准稠度需水量影响不明显;细度对磨细固硫渣的火山灰活性和体积稳定性影响明显。随着细度的增加,磨细固硫渣的活性强度比也在增加,而其水养时的体积稳定性和与减水剂的相容性在逐渐变差,特别是细度大于320㎡/㎏时,磨细固硫渣净浆试件因体积显著膨胀而导致试件开裂破坏,且大于这一细度时磨细固硫渣与减水剂的相容性出现严重不良。当磨细固硫渣作为水泥混合材时,其胶砂试件的强度随着掺量的增加而增加,但是当掺量超过30%时,强度开始下降;其相对线性膨胀率随磨细固硫渣掺量的增加而增加,在水养条件下,30%掺量的固硫渣-水泥熟料体系的相对线性膨胀率尤其突出,始终保持在高于其他几个掺量相对线性膨胀的35%以上。在磨细固硫渣-水泥熟料混凝土中,混凝土的强度随着磨细固硫渣掺量的增加而增加,但是当掺量超过30%时,强度开始下降;其相对线性膨胀率则随磨细固硫渣掺量的增加而增加。在研究以磨细固硫渣-水泥熟料为胶凝材料的混凝土的耐久性时,当磨细固硫渣掺量在25%时,通电量最低,混凝土中氯离子渗透处于标准中的低水平范围;碳化深度则在30%这个掺量内时,随掺量的变化不太明显,但是超过这个掺量,碳化深度加深。通过与粉煤灰作为混凝土的掺合料作为对比,加入萘系减水剂后,以磨细固硫渣-水泥熟料为胶凝材料的混凝土仅仅在新拌性能上得到了稍微的改善,硬化后的强度和体积稳定性均没有改变。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 流化床燃煤固硫技术
• 1.2.1 循环流化床燃烧技术发展概况
• 1.2.2 循环流化床锅炉基本原理和循环流化床燃煤技术的主要优点
• 1.2.3 循环流化床燃煤固硫过程
• 1.3 循环硫化床固硫渣的基本特性
• 1.3.1 化学组成
• 1.3.2 矿物组成
• 1.3.3 需水性
• 1.3.4 自硬性
• 1.3.5 水化膨胀性
• 1.4 循环流化床固硫渣的应用
• 1.5 本课题的研究意义与研究内容
• 2 原材料及试验方法
• 2.1 试验原材料
• 2.1.1 流化床固硫渣
• 2.1.2 粉煤灰
• 2.1.3 硅酸盐水泥熟料
• 2.1.4 水泥
• 2.1.5 其他试验原材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 基本物化性质
• 2.2.2 微观特性
• 2.2.3 净浆标准稠度用水量
• 2.2.4 磨细固硫渣的活性测试方法
• 2.2.5 强度
• 2.2.6 混凝土碳化
• 2.2.7 氯离子渗透
• 2.2.8 线性膨胀
• 2.2.9 净浆流动度
• 2.2.10 砂浆减水率
• 3 不同细度磨细固硫渣的性质
• 3.1 颗粒形貌
• 3.2 粉磨细度与标准稠度需水量的关系
• 3.3 粉磨细度与磨细固硫渣活性的关系
• 3.3.1 固硫渣的活性来源
• 3.3.2 不同细度磨细固硫渣的活性
• 3.4 粉磨细度对磨细固硫渣体积稳定性的影响
• 3.5 粉磨细度对磨细固硫渣和减水剂相容性的影响
• 3.6 本章小结
• 4 磨细固硫渣作为水泥混合材的试验研究
• 4.1 磨细固硫渣与粉煤灰分别掺入水泥以及水泥中的砂浆强度和膨胀对比
• 4.2 最佳掺量的确定
• 4.3 胶凝材料水化产物的XRD 衍射分析
• 4.4 本章小结
• 5 掺磨细固硫渣混凝土的性能研究
• 5.1 抗压强度
• 5.1.1 以磨细固硫渣-水泥为胶凝材料的混凝土的抗压强度
• 5.1.2 以磨细固硫渣-水泥熟料为胶凝材料的混凝土的抗压强度
• 5.2 膨胀
• 5.3 耐久性
• 5.4 与减水剂的相容性研究
• 5.4.1 砂浆的减水率
• 5.4.2 减水剂对掺磨细固硫渣混凝土性能的影响
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录