湿排粉煤灰的预水化活化技术研究
湿排粉煤灰的预水化活化技术研究
(1)技术原理
粉煤灰在氢氧化钙作用下，其火山灰效应反应方程如式(3-16)和式（3-17)所示。
xCH+yS+zH→CxSyHx+z (3-16)
xAS2+yCH+zH→Cy-2xSxHy+z-8x+xC2ASH8 (3-17)
在特定条件下，通过低温锻烧处理，上述水化产物将转化为两种主要矿物相：C2S和C12A7,尤其在CaSO4存在时，粉煤灰中的铝氧化物与氢氧化钙、石膏水化生成钙砚石，经低温锻烧处理后，亦转化为C12A7。
为获得目标矿物，需按图3-22水泥矿物相图所示化学组成进行配料。
预水化活化技术包含两方面含义：通过火山灰反应，破坏湿粉煤灰结构，使之形成水泥水化产物；通过低温锻烧，获得低温熟料矿物。
(2)原材料
①低钙湿排粉煤灰含水率控制在30%~40%。
②石灰质材料可选用化工厂副产品氢氧化钙，氢氧化钙含量应不低于40%。
③石膏质材料 可选用化学石膏，二水石膏含量应不小于55%。
(3)原料配比
根据原料化学成分，按照理论计算，预水化粉煤灰较为合理的物料组成是：100份湿粉煤灰，12~16份工业副产品氢氧化钙，1.8~2.2份化学石膏。
(4)预水化工艺
将湿粉煤灰、工业副产品氢氧化钙、化学石膏和适量水用搅拌机混合，成型块状坯料，经养护至一定龄期进行热处理。热处理制度为：1h升温至75℃，随后在75~85℃条件下密闭保持10h,然后迅速升温至目标温度，排湿并保温5h。
(5)磨细
将块状半成品，经破碎、磨细，便可获得性能优异的预水化粉煤灰矿物外加剂。
(6)湿粉煤灰预水化活化效果
试验结果示于表3-3。
表3-3
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预处理类别
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预水化程度/%
|
28天抗压强度/MPa
|
28天强度比/%
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未预水化
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0
|
4.7
|
100
|
|
预水化
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16
|
3.9
|
83
|
|
24
|
7.1
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151
|
|
|
35
|
15.7
|
334
|
|
|
52
|
26.2
|
557
|
|
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72
|
36.5
|
777
|
由表3-3可知，未经预水化处理的湿排粉煤灰活性较低，仅略高于预水化程度为16%时的强度。对湿排粉煤灰进行预水化处理的效果由此可见一般。
(7)预水化粉煤灰中的活性矿物
经SEM扫描分析、XRD衍射分析和红外光谱分析可知，预水化粉煤灰中的活性矿物主要为C2S和C12A7。萃取分析结果表明，C2S和C12A2的含量分别约为20%和8%。
