试验采用沸腾炉渣和沸石粉作水泥混合材料,通过单掺和双掺试验研究了两种混合材料对水泥强度、需水量、凝结时间和安定性的影响,并通过激光粒度分析、XRD和SEM分析了微观作用机理。研究表明,30%沸腾炉渣和10%沸石粉双掺是配制P·C32.5级水泥的最适宜配合比,由于交互作用双掺效果较单掺好。

沸腾炉渣微粉(以下简称沸渣粉,BFC)是由沸腾炉燃料残渣经粉磨达到一定细度后制得的,是一种人工火山灰质材料,1t沸腾炉劣质燃料能产生0.6~0.8t残渣;沸石粉是沸石经粉磨后制得的,是一种以SiO2和Al2O3为主的天然矿物,能与Ca(OH)2反应生成一系列水化产物,沸石在我国储量巨大,而矿渣等优质混合材料资源正日趋紧张,价格飙升且供不应求,寻找新的替代材料已受到普遍重视。

一、试验方法

渣粉的比表面积测定依据《水泥比表面积测定方法勃氏法》GB8074—2008;采用LS-POP(VI)激光粒度仪进行原料的粒度测试;按《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671—1999测试水泥力学性能;按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346—2011测试水泥标准稠度用水量、凝结时间和安定性;采用X射线衍射仪和JSM-6380LV扫描电子显微镜进行微观测试。

二、结果与讨论

由图1可知,单掺沸渣粉和沸石粉时随着混合材料掺量的增加水泥强度基本呈下降趋势,其中单掺沸渣粉不超过30%时,随着沸渣粉掺量的增加28d抗折强度有所增加,这可能与超细粉的填充效应有关;单掺时混合材料掺量最大为40%均能达到P·C32.5级水泥强度要求,当沸渣粉掺量不超过30%、沸石粉掺量不超过20%时对水泥强度影响不大;少量混合材料掺入时沸石粉水泥早期强度较好、沸渣粉水泥后期强度较好。

随着沸渣粉掺量的增加标准稠度需水量大幅增加,而与大部分研究结果不同的是虽然沸石粉的掺量增加水泥需水量增加,但总体影响不是太大,这是因为本试验所用沸石主要含石英、钙长石、正长石,对水的亲和力不强,而沸渣粉是经高温煅烧残渣,密度较小孔洞较多容易吸水。

随着沸渣粉和沸石粉掺量的增加水泥初凝和终凝时间不断增加,这是因为混合材料的增加相对降低了水泥熟料的含量导致水泥凝结时间延长;总体来看,沸渣粉水泥凝结时间要比沸石粉水泥短。

单掺沸渣粉和沸石粉时随着混合材料掺量的增加水泥强度基本呈下降趋势,标准稠度需水量增加,凝结时间延长。由于交互作用,双掺时能充分发挥混合材料化学和物理综合作用,使水泥强度较单掺时提高,标准稠度需水量较单掺沸渣粉降低,凝结时间和安定性均合格,其中采用30%沸渣粉和10%沸石粉双掺配制P·C32.5级复合水泥为最适宜配合比。