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单县水泥和混凝土填料方面如何应用气化渣

气化渣烘干 环保检测小马 2022-11-28 12:17:51 10091

单县气化渣在建筑材料方面的应用主要包括制备水泥、混凝土填料、陶粒、墙体材料以及砖材等,其中制备水泥、混凝土是煤单县气化渣规模化消纳的重要途径。因为煤气化渣中包含大量的活性SiO2和Al2O3,因此可作为水泥和混凝土的骨料和掺合料,但使用时其烧失量要求低于10%(GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》)。


刘开平等[39]探讨煤气化渣应用于水泥混凝土的可行性,比较了掺加气化粗渣混凝土与普通混凝土的性能,发现掺加研磨后粗渣的混凝土的抗压强度明显高于基准混凝土,原因是大量非晶态活性物质在水化过程中生成了硅酸钙凝胶,增加了混凝土的强度,同时掺加气化渣可以减小混凝土干缩率,研磨前后粗渣混凝土较基准混凝土最终干缩率分别降低了13.0%、3.5%。盛燕萍等[40]研究发现掺加20%的煤气化渣的水泥稳定碎石更大干密度为2.46 g/cm3,更佳含水量为6%,煤气化渣可取代水泥中的部分矿物成分用于道路基层材料,且有利于水化产物后期强度的增加。同时发现煤气化渣水泥基层材料劈裂强度和抗压强度与PC32.5水泥基层材料相比虽略低,但满足道路基层的使用要求,而加入气化渣的水泥胶凝材料抗裂性能却优于PC32.5水泥胶凝材料。傅博等[41]研究表明在水泥浆体中掺入10%气化渣能起到成核作用,对水泥水化反应有利,增加水泥浆体中水化产物数量,与纯水泥相比,其初凝时间和终凝时间分别降低了2.7%和2.6%,在1、7和28 d龄期抗压强度分别增长了7.1%、6.9%和5.4%,提高了水泥浆体的抗压强度。LUO等[42]对600 ℃煅烧脱碳后煤气化粗渣和细渣作为水泥基材料的可行性进行了研究,结果发现掺入脱碳煤气化粗渣较细渣更有利于水泥砂浆的流动性,而抗压强度较低,由于脱碳煤气化粗渣和细渣的强度活性指数分别为100.9%和82.7%,根据工业标准,2者均可作为水泥基材料的活性添加剂,SEM结果表明,在水合后期,脱碳煤气化粗渣和细渣的原始形态受到严重破坏,2种脱碳煤气化渣协同使用可能对水泥基材料的流动性和强度有更好的作用,此外在脱碳过程中需消耗能量和产生CO2。YOSHITAKA[43]对IGCC煤气化渣进行研磨和洗涤改性,进行了混凝土试验和骨料试验,研究其作为混凝土细骨料使用的可能性。结果表明,由该渣作为混凝土细骨料的抗压强度与使用天然砂的混凝土的抗压强度几乎相同。此外,IGCC煤气化渣混凝土的干燥收缩率和抗冻融性与使用天然砂制成的混凝土没有较大差异,该煤气化渣具有作为结构混凝土的可能性。可见,煤气化渣作为混凝土原料部分替代品改变了混凝土部分特性,如可以改变混凝土的强度、干缩率、抗裂性能、凝结时间等特性。 


煤气化渣烧失量较高且已超过和行业标准,残炭属于惰性物质,较高的残炭含量抑制了煤气化渣与水泥或石灰之间的胶凝反应,阻碍水化物的胶凝体和结晶体的生长互相连接,降低混凝土的抗冻性和强度;此外,煤气化渣中SO3不得高于3%(GB/T 1596—2017),过多的SO3可能导致水泥混凝土中生成硫铝酸钙,体积膨胀,引起混凝土膨胀开裂[14,39]。这些对煤气化渣在建筑方面大量使用提出了挑战,对煤气化渣进行改性或提质后用于建筑方面是一条规模化消纳煤气化渣的路径。


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