简述循环流化床粉煤灰对水泥性能的影响

杨国辉

【摘 要】水泥作为一种非常常见的建筑施工材料，其本身的性能受很多因素的影响。本文对循环流化床粉煤灰以及炉渣的性能指标进行了检验，结合相应的试验就其对水泥性能的影响进行了分析，希望能够为水泥的生产配置提供参考依据。

【关键词】循环流化床；粉煤灰；水泥性能；影响

前言：粉煤灰是混凝土配置中的一种常见添加物质，不过一般都是煤粉燃烧锅炉产生，与之相比，循环流化床粉煤灰是煤在循环流化床中，于850-950℃的环境下燃烧生成，玻璃体含量更低，颗粒形状不规则，烧失量高。以循环流化床粉煤灰替代传统粉煤灰，对于水泥性能的影响也会有所不同。

1 原材料

一是熟料，选自某水泥厂，在进行研磨的过程中，加入5%石膏，然后过方孔筛（80μm）；二是钢渣，单独粉磨后，同样过80μm方孔筛；三是炉渣，取自某循环流化床电厂，烧失量为3.36%，三氧化硫含量3.5%，强度活性指数为84%；四是粉煤灰，选择循环流化床粉煤灰，烧失量6.76%，三氧化硫含量3.5%，含水率0.29%，强度活性指数为83%；五是标准砂，选择某公司生产的标准砂，袋装，每袋重量20.25kg，其中包含有15个小袋，每一小袋的净含量为1350g±5g。

2 试验分析

2.1部分替代炉渣

对熟料和钢渣的用量进行固定，然后利用循环流化床粉煤灰代替部分炉渣，分析水泥在不同龄期的强度变化规律。

当熟料用量为60%，钢渣用量为18%时，以循环流化床粉煤灰替代5%的炉渣，发现水泥在各个龄期的抗折强度都有了较为显著的提高，3d和7d抗压强度提升达到13.95%，不过28d的抗压强度从原本的56.33MPa降低到46.49MPa，下降了17.47%，可以看出，循环流化床粉煤灰的添加，会对水泥后期抗压强度产生明显影响[1]。

当熟料用量为55%，钢渣用量为15%时，以循环流化床粉煤灰替代5%的炉渣，结果表明，水泥在各个龄期的抗折强度显著提高，7d抗折强度的提升幅度达到了19.44%，3d和7d的抗压强度增加，28d抗压强度下降且降幅较大。

当熟料用量为50%，钢渣用量为10%时，以循环流化床粉煤灰替代5%的爐渣，水泥在各个龄期的抗折强度都有了较为显著的提高，7d抗折强度的提升幅度达到了27.44%，3d和7d的抗压强度增加，28d抗压强度下降且降幅较大。

由此可知，利用循环流化床粉煤灰部分替代炉渣后，水泥在各个龄期的抗折强度得到了显著提升，3d和7d的抗压强度提升明显，28d抗压强度降幅较大，分析原因，一方面是因为循环流化床粉煤灰在与炉渣和钢渣混合后，能够实现相互填充，混合料的密度增大，反应后生成的水化产物能够对浆体孔隙进行填充，从而提高了水泥的早期强度；另一方面，水泥水化后期，循环流化床粉煤灰本身较低的活性导致了水泥整体抗压强度增长的后劲不足，从而造成了其在28d龄期抗压强度的下降。

2.2部分替代钢渣

对熟料的炉渣的用量进行固定，然后利用循环流化床粉煤灰部分替代钢渣，分析水泥在不同龄期的强度变化规律。

当熟料用量为60%，炉渣用量为17%时，以循环流化床粉煤灰替代5%的钢渣，则水泥在各个龄期的抗折强度和抗压强度都得到了一定提升，不过提升效果并不十分明显。3d龄期的抗折强度从4.15MPa提升到了4.28MPa，抗压强度从17.78MPa提升到了19.41MPa，28d抗折强度从7.42MPa提升到了7.48MPa，抗压强度从51.7MPa提升到了52.5MPa[2]。

当熟料用量为55%，炉渣用量为25%时，以循环流化床粉煤灰替代5%的钢渣，则水泥在各个龄期的抗折强度和抗压强度同样得到了增长，其中，3d龄期的抗折强度从3.25MPa提升到了4.58MPa，增幅达到40.92%，提升明显，7d和28d的抗折强度也有了一定的增长，不同龄期的抗压强度也呈现出增长的趋势，以28d龄期为例，抗压强度从原本的51.56MPa提升到了53.91MPa。

当熟料用量为50%，炉渣用量为35%时，以循环流化床粉煤灰替代5%的钢渣，水泥在各个龄期的抗折强度和抗压强度得到了提升。

可以看出，利用循环流化床粉煤灰部分替代钢渣后，水泥在各个龄期的强度都有提升，分析原因，一是因为相比较钢渣，循环流化床粉煤灰的活性更高，在水化过程中能够生成更多的水化铝酸及C-S-H，而且其能够激发钢渣与炉渣本身的活性，提升水化作用，以此来保证水泥的强度；二是粉煤灰在与钢渣和炉渣混合后，彼此之间相互填充促进了混合物密度的增加，水化反应生成的产物也会对浆体孔隙进行交织填充，进一步提升水泥强度；三是由研究人员提出，钢渣与炉渣的混合，使得水泥浆体界面的Ca（OH）2取向有所减少，界面厚度则不会出现明显变化。钢渣与炉渣、粉煤灰复掺后，水泥浆体界面的Ca（OH）2取向和界面厚度都有所减少，界面性能接近纯水泥界面，能够促进水泥物理力学性能的显著提高；四是粉煤灰颗粒能够均匀地分布在水泥浆的基相中，发挥出微细集料的作用，可以将此类硬化浆体看做微混凝土，水泥的强度也因此得到了显著提升[3]。

3 结论

结合上述试验研究可知，在掺入5%循环流化床粉煤灰的情况下，水泥在各个龄期的强度都可以达到42.5的等级要求；当钢渣用量固定时，通过掺加循环流化床粉煤灰的方式，能够显著提升水泥的早期强度，不过28d龄期的抗压强度会有所下降；当炉渣用量固定时，通过掺加循环流化床粉煤灰的方式，能够显著提升水泥的早期强度，对于其后期强度影响不大；不同配比条件下，得到的水泥在凝结时间、稳定性、和易性等方面都能够满足相关标准和规范的要求，能够在工程项目的施工建设中直接使用。

参考文献：

[1]程志，魏林海，韩涛，等.循环流化床脱硫灰渣性质及应用研究进展[J].锅炉技术，2018，49（05）：34-38.

[2]李端乐.掺超细循环流化床粉煤灰水泥的特性研究[D].中国矿业大学（北京），2018.

[3]李端乐，王栋民，郑大鹏，等.化学激发剂对大掺量循环流化床粉煤灰水泥力学性能的影响[J].科学技术与工程，2017，17（29）：120-127.

（作者单位：冀中能源峰峰集团有限公司电业分公司）