用电厂炉渣作水泥混合材的研究

2021-03-30薄根伟

建材与装饰 2021年15期

薄根伟

（桐乡市羔羊水泥有限公司，浙江桐乡 314500）

0 引言

在水泥生产的过程中，加入一定量的混合材，既可以降低水泥生产时所消耗的成本，也可以减少水泥生产对环境造成的污染，并且能够有效地改善水泥自身的性能。本文的主要目的就是分析电厂渣炉作为水泥的混合材进行实验研究，既可以提高水泥的稳定性，同时也能够增强水泥后期的使用效果。

1 炉渣的性质

在分析的过程中，选择了用电厂的工业炉渣作为水泥混合材试验中必然的主要材料。在进行分析的过程中，首先要了解炉渣的物理性能，记录其中含有的化学成分。炉渣指的是块煤或者是粒煤燃烧后所呈现的一种松状或是块状的，并没有经过水淬而产生的残渣。在分析某电厂的炉渣时，其所呈现的是灰紫色，并且及干渣的比重为1.8~2.3g/cm3之间，而松散干渣的容重则为680~746kg/m3，而其中所含有的化学成分相对较多。如以下几类：SiO2含量为62.17%，标准差为1.38，Al2O3含量为19.68%，标准差为1.03，Fe2O3含量为2.65%，标准差为0.15，FeO含量为0.07%，标准差为－，CaO含量为1.83%，标准差为0.13，MgO含量为2.67%，标准差为0.26，R2O含量为0.75%，标准差为－，SO3含量为1.12%，标准差为－，其他含量为5.73%，标准差为2.03，

多数情况下，煤渣是由矿物组成的，经过偏光显微镜对其对炉渣进行观察分析，能发现炉渣组主要的组成矿物包括了玻璃相、钙长石，而其次的组成矿物则包括了赤铁、矿石英以及少量的钙铝黄长石和钠长石。莫来石多数情况下展现的形状为针状，并且其交织分布于炉渣中的玻璃相和气孔的周围。

2 炉渣的活性以及其评定方式

分析炉渣对于水泥混合材制作所带来的积极影响时，首先要考虑到炉渣自身的活性并且对其进行评定。由于炉渣的主要成分为铝硅质材料，并且含有较高的酸性氧化物，其中包括了二氧化硅以及三氧化二铝，而其中所含有的可溶性二氧化硅的含量相对高在40%以上。二氧化硅能够与水泥熟料在进行水化时生成氢氧化钙，为了确保整个水泥的化学稳定性得到提升，保证化学稳定性，同时也不会对水泥水化带来负面影响。为了更好地探究炉渣在水泥中的使用作用，需要用实验中的磨研棒对其内容进行分析，并且在炉渣中加入一定的引发剂后，可以对炉渣的强度进行实验，得出以下数据：

其配比为炉渣、消石灰、石膏的含量分别为80%、0、20%。20℃湿空气养护7d后，在没有开始养护之前，其材料本身的抗折强度为0.5MPa，当养护时间为第7d时强度为1.2MPa；28℃湿空气养护28d后，在没有开始养护之前，其材料本身的抗折强度为0.8MPa，当养护时间为第28d时强度为2.2MPa；配比为炉渣、消石灰、石膏的含量分别为75%、20%、50%、20℃湿空气养护7d后，在没有开始养护之前，其材料本身的抗折强度为1.1MPa，当养护时间为第7d时强度为2.7MPa；28℃湿空气养护28d后，在没有开始养护之前，其材料本身的抗折强度为1.8MPa，当养护时间为第28d时强度为2.9MPa。

通过数据分析发现，炉渣在消石灰和石膏的激发剂的作用下，会产生相对较为明显的强度，并且随着时间的不断发展，其强度增长的速度越来越快[1]。由此可见，如果在炉渣中加入以定量的激发剂，例如消石灰和石膏，则会对炉渣的强度带来相对较为明显的改变，炉渣中含有的酸性氧化剂以及氢氧化钙。如果在条件环境下为常温常压的状态中，会生成稳定性相对较强并且不溶于水的含水硅酸钙以及铝酸钙。为此，要求炉渣在使用的过程中，其能够符合水泥活性混合材的实际要求，确保活性火山灰质的综合混合材料质量能够得到有效地提升，从炉渣活性上对其进行评定，需要考虑到其强度比以及化学分析法，其目的是控制好炉渣的整体使用质量，并且利用强度评价炉渣的实际活性，才能够更好地明确电厂炉渣本身所具有的活性。要求所有炉渣能够应用在水泥混合材中，炉渣的活性系数应该不小于0.25。

3 炉渣对水泥性能的影响

在分析炉渣对水泥性能所带来的不同影响时，为了提高研究的整体效益，应考虑到在制作水泥中需要加入多少量的炉渣，明确炉渣的比重以及容重等，根据水泥的配比以及熟料的标准。随着水泥比重会随着炉渣参量的不断增加进而不断减少，并且进行延长。其中出现了以下数据能够对炉渣对水泥性能的影响进行深入分析：

炉渣掺量10%时，其细度为0.2%，标准稠度为25.54%，比重为3.12g/cm3凝结时间分为初凝和终凝，其中初凝为1:0.5（h:min），终凝为2:19（h:min）；炉渣掺量20%时，其细度为5.0%，标准稠度为26.67%，比重为2.87g/cm3凝结时间分为初凝和终凝，其中初凝为2:18（h:min），终凝为3:39（h:min）；炉渣掺量30%时，其细度为5.0%，标准稠度为27.82%，比重为2.79g/cm3凝结时间分为初凝和终凝，其中初凝为2:56（h:min），终凝为4:59（h:min）；在水泥中掺入一定炉渣，可以发现水泥硬化的过程中，其熟料的水化以及炉渣活性组分氢氧化钙的反应存在着非常密切的关系。在进行混合后，首先应考虑到的就是熟料中的水矿物水化，炉渣中有一些含有活性的二氧化硅以及三氧化二铝。由此可见，炉渣应用在水泥中，作为混合材进行整体研究时，其后期的增长率相对大。

炉渣掺量为15%时，抗压强度/相对强度增长率在3d时其为22.1MPa/41.00%，7d为34.3MPa/63.76%，28d为53.8MPa/100%，90d为58.2MPa/108.16%，180d为62.34MPa/115.4%；炉渣掺量为20%时，抗压强度/相对强度增长率在3d时其为20.1MPa/40.60%，7d为30.3MPa/62.56%，28d为52.7MPa/100%，90d为56.1MPa/102.17%，180d为61.24MPa/111.4%；炉渣掺量为30%时，抗压强度/相对强度增长率在3d时其为15.7MPa/30.23%，7d为26.8MPa/57.98%，28d为45.32MPa/100%，90d为48.2MPa/102.16%，180d为51.23MPa/110.4%。

而通过上述数据进行分析发现，以28dISO测法能够得出得抗压强度，其增长率约为100%，而如果掺入地炉渣含量在15%~30%期间，那么水泥三天内的强度增长率则可以达到33%~41%之间，而后半年的增长强度则可以达到111.6%~115.4%之间，由此可见，其整体的使用效果相对好[2]。

4 用电厂炉渣作水泥混合材的应用价值

4.1 增强稳定性

分析炉渣对水泥性能所带来的不同影响。在水泥制作中，将炉渣作为水泥材料中的一部分，适当地加入到其中，能够提高水泥的稳定性。通过本文的上述例子进行分析，炉渣本身属于人工制作的火山灰质混合料，这一材料的使用与我国国家对于水泥制作中的相关标准要求相吻合。不仅如此，炉渣的整体物理构造处在一种相对空疏的状态，也就是说炉渣中有很多不同的孔隙，这些孔隙能够让熟料中的氧化钙在最短时间内水化，并且氧化钙会直接生成氢氧化钙，由于炉渣中的孔隙具有非常大的膨胀空间，为此能够直接消除由于氧化钙所带来的破坏作用进而，直接增强水泥在使用时的稳定性。

4.2 降低生产所消耗的成本

当炉渣掺入后水泥自身的标准稠度有了非常明显提升。水泥在进行水化时，有一部分水其所呈现的状态是一种游离的状态，使得水泥石结构本身存在着相对不致密的现象，其孔隙率在不断地增加，直接影响到了水泥早期的强度，而是随着熟化水熟料水化的过程中机会生成氢氧化钙，这是一种碱性的介质，会在炉渣的使用过程中与空气、水相融合，进而生成水化物，不断的降低水泥本身所含有的碱度。其进一步地促进了熟料的整体水化效果，也使得水泥石的孔隙被逐步填满，能够直接增加水泥石本身的致密性，使水泥的后期自身的增长率、增长幅度断地提升[3]。