煤气化炉渣骨料对水泥砂浆力学性能的影响机理*

张跃宏，刘松辉,2，王 上，周 蓉，张海波,2

(1. 河南理工大学 材料科学与工程学院，河南 焦作 454003；2. 河南省深地材料科学与技术重点实验室，河南 焦作 454003)

0 引 言

煤气化炉渣(CGS)是煤制油过程中排放的固体废弃物，根据中国煤炭加工利用协会报告，预计2020年中国煤制油的年产能达到1206万吨，CGS排放约482.2万吨，如不经合理利用，将对环境造成严重污染[1-2]，亟需大规模利用CGS的技术。另一方面，我国基础建设需要大量的砂石骨料。随着天然砂(NS)骨料的过度开采，对生态环境的危害日益严重，NS骨料资源面临日益紧缺的问题，寻求可替代骨料迫在眉睫。

CGS的主要化学组成为硅、铝、钙、铁的氧化物和少量残余碳[3-6]；由于气化炉温度在1500℃以上，排渣经水淬冷却，其晶相以玻璃态为主[7-8]，具有潜在的反应活性；粒径方面，CGS具有天然中砂相似的粒径级配，而且其物理性能符合砂石国标要求[9]，有望替代NS制备水泥混凝土[10-12]。

为了探讨煤气化炉渣水泥砂浆(CGSM)的强度发展规律及其机理，本文对比测试了CGSM与天然砂水泥砂浆(NSM)强度随龄期发展差别，并通过水泥净浆析出液浸泡条件下CGS表面反应的研究，探索了CGS对水泥砂浆力学性能的影响机理。

1 实 验

1.1 原材料

水泥：混凝土外加剂检验专用基准水泥，P·I 42.5，购买自中国建筑材料研究总院有限公司，化学组成见表1。

表1 水泥化学组成(%)

煤气化炉渣(CGS)：山西潞安环保能源开发股份有限公司，煤间接液化制油Shell气化炉产出的一种水淬工业固体废渣，其粒径、形貌如图1所示，XRD图谱见图2，化学组成见表2，物理性能见表3。……