固硫灰复合胶凝材料的化学激发探索

【摘 要】 为了探索不同激发剂对固硫灰复合胶凝材料的化学激发效果，分别研究了NaOH、Na2SO4、Na2SiO3、Na2CO3 单掺和复掺对固硫灰复合胶凝材料的力学性能的影响。结果表明：NaOH作为碱性激发剂单掺时对掺加固硫灰的复合胶凝材料具有比较明显的力学性能激发效果，复掺时NaOH与Na2CO3的复掺效果较其它含钠类碱性物质激发效果明显。

【关键词】 固硫灰 复合胶凝材料 碱性激发剂 强度

固硫灰是我国火电厂在控制SO2的排放后，产生的主要废弃物之一，含有一定的烧粘土质矿物，化学成分与粉煤灰比较相似，适合做建筑材料的原材料。但是，固硫灰应用方面存在品质差异较大，且其含有的含硫矿物和残余石灰导致其在复合胶凝材料中安定性不良等主要问题[1-3]。

通过对云南红河火电厂的固硫灰化学分析可知，其含硫量高达13.46%，作为活性掺合料加入到无机胶凝材料中使用时，会导致复合胶凝材料的早期强度偏低，直接影响复合胶凝材料在工程实际应用中的施工进度，进而限制了其大规模的应用。

本实验采用常见的碱性激发剂作为活性激发剂，对云南红河电厂的高含硫量的固硫灰作为活性掺合料掺入无机胶凝材料中，分别进行激发剂的单掺和复掺，探索可行的活性激发途径以提高复合胶凝材料的早期强度。

1 实验材料与方案

1.1 实验材料

固硫灰：云南红河火电厂，其化学成分见表1。

1.2 实验方案

在复合胶凝材料中，红河粗灰含量为40%（以质量百分比计）、水泥熟料为55%、天然石膏为3%、激发剂为2%。具体方案见表4。参照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》标准成型胶砂试件，并在标准条件下养护与检测其力学性能。

将养护一定龄期的试件先在抗折试验机上进行抗折强度测试，然后在压力试验机上进行抗压强度测试。试件尺寸均为40mm×40mm×160mm。实验室温度为18℃～22℃。

2 实验结果与分析

由表5可知，选用NaOH作为激发剂时，复合胶凝材料的早期强度与其它的激发剂的早期强度相比，抗折强度和抗压强度的早期强度都提高比较明显，其后期强度提高则不如Na2SO4作为激发剂时激发效果明显。单掺碱激发剂时，较早龄期的抗折强度激发效果大小为：NaOH>Na2SiO3>Na2SO4>Na2CO3，但28天为：Na2SO4>Na2SiO3>NaOH>Na2CO3；抗压强度激发效果为：NaOH>Na2SO4>Na2SiO3>Na2CO3，因此NaOH单掺作为碱性激发剂时的激发效果明显优于其它几种激发剂的激发效果。两两复掺时，3天抗折强度激发效果出现比单掺较弱的趋势，7天抗折强度激发效果中NaOH与Na2SiO3复掺以及NaOH与Na2CO3复掺出现良好的激发效果外，其它复掺效果较之单掺较弱。抗压强度的复掺效果则为NaOH与Na2CO3复掺的早期强度较好，但中后期强度激发较弱。考虑复合胶凝材料主要是早期强度较低，因此两两复掺时选择NaOH与Na2CO3复掺较好。四种激发剂都添加时，与单掺和复掺相比，强度激发效果并不明显。

3 结论

NaOH作为碱性激发剂单掺时对掺加固硫灰的复合胶凝材料具有比较明显的力学性能激发效果，复掺时NaOH与Na2CO3的复掺效果较其它含钠类碱性物质激发效果明显，但比NaOH单掺时的激发效果较弱。

参考文献：

[1]纪宪坤，周永祥，冷发光.流化床（ FBC）燃煤固硫灰渣研究综述[J].粉煤灰，2009，（6）：41～45.

[2]党辉，王洪升，黄红等.循环流化床脱硫灰渣的特性及应用初探[J].国际电力，2004，（6）：55～58.

[3]王智.流化床燃煤固硫渣特性及其建材资源化研究[D].[博士学位论文].重庆：重庆大学，2006.