普通減水劑對電石渣-粉煤灰復(fù)合水泥

普通減水劑對不同摻量電石渣一粉煤灰復(fù)合水泥早期強度影響的研究第1章緒論研究背景及其意義當(dāng)前，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人們環(huán)保意識的不斷加強，以及環(huán)保法規(guī)的實施，處理廢渣的傳統(tǒng)方式已不能適應(yīng)社會要求，因而對廢渣的綜合利用顯得尤為重要。利用電石渣和粉煤灰配料生產(chǎn)水泥和灰渣磚、利用電石渣進行煙氣脫硫等是工業(yè)三廢的治理工程，將在很大程度上解決電石渣和粉煤灰造成的環(huán)境污染問題?？傮w而言，工業(yè)廢渣的綜合利用在我國有廣闊的發(fā)展前景，利用廢渣生產(chǎn)新型節(jié)能建材產(chǎn)品，實現(xiàn)廢棄物資源化綜合利用，既符合國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)節(jié)約型社會的要求，又可以獲得較好的經(jīng)濟效益，從而走上可持續(xù)發(fā)展的道路。減水劑的概述普通減水劑的定義減水劑是一種在維持混凝土坍落度不變的條件下，能減少拌合用水量的混凝土外加劑。大多屬于陰離子表面活性劑，有木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸鹽甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后對水泥顆粒有分散作用，能改善其工作性，減少單位用水量，改善混凝土拌合物的流動性；或減少單位水泥用量，節(jié)約水泥。[1]普通減水劑的作用機理分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥顆粒分子引力的作用，使水泥漿形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10%?30%的拌合水被包裹在水泥顆粒之中，不能參與自由流動和潤滑作用，從而影響了混凝土拌合物的流動性。當(dāng)加入減水劑后，由于減水劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有同一種電荷（通常為負(fù)電荷），形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結(jié)構(gòu)破壞，釋放出被包裹部分水，參與流動，從而有效地增加混凝土拌合物的流動性。潤滑作用：減水劑中的親水基極性很強，因此水泥顆粒表面的減水劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，這層水膜具有很好的潤滑作用，能有效降低水泥顆粒間的滑動阻力，從而使混凝土流動性進一步提高。空間位阻作用：減水劑結(jié)構(gòu)中具有親水性的支鏈，伸展于水溶液中，從而在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水性立體吸附層。當(dāng)水泥顆粒靠近時，吸附層開始重疊，即在水泥顆粒間產(chǎn)生空間位阻作用，重疊越多，空間位阻斥力越大，對水泥顆粒間凝聚作用的阻礙也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。1福州大學(xué)至誠學(xué)院科珊技實踐論文接枝共聚支鏈的緩釋作用：新型的減水劑如聚較酸減水劑在制備的過程中，在減水劑的分子上接枝上一些支鏈，該支鏈不僅可提供空間位阻效應(yīng)，而且，在水泥水化的高堿度環(huán)境中，該支鏈還可慢慢被切斷，從而釋放出具有分散作用的多較酸，這樣就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度損失。電石渣的概述電石渣的簡介電石渣，電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣。乙炔(C2H2)是基本有機合成工業(yè)的重要原料之一，以電石(CaC2)為原料，加水(濕法)生產(chǎn)乙炔的工藝簡單成熟，目前在我國占較大比重。1t電石加水可生成300多kg乙炔氣，同時生成10t含固量約12%的工業(yè)廢液，俗稱電石渣漿。利用電石渣可以代替石灰石制水泥、生產(chǎn)生石灰用作電石原料、生產(chǎn)化工產(chǎn)品、生產(chǎn)建筑材料及用于環(huán)境治理等。目前，電石渣主要來源于聚氯乙烯(PVC)、乙炔、聚乙烯醇等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。電石渣是在乙炔發(fā)生器中，電石水解而產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物，也就是電石水解后的殘渣，化學(xué)成分與消石灰基本相同。電石渣呈強堿性，因此嚴(yán)重污染環(huán)境。電石渣對水泥的作用生產(chǎn)水泥是大規(guī)模處理電石渣的有效方法。水泥的主要原料是石灰石，其主要成分為CaO,水泥工業(yè)用石灰石含CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%?52%。電石渣是電石水解后的產(chǎn)物，主要成分為Ca(OH)2，約占70%，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達65%，因此可代替石灰石生產(chǎn)水泥。用電石渣代替石灰石制水泥有如下優(yōu)點：(1)CaO含量高且粒度細(xì)，改善了生料的易燒性。(2)電石渣中的Ca(OH)2分解溫度比石灰石中CaCO3的分解溫度低很多，燒成熱耗較低。(3)利用電石渣可減少石灰石的用量，節(jié)約資源。電石渣與煤渣等煅燒生產(chǎn)電石渣水泥。這種水泥一般是在立窯中煅燒而成，備料有干法和濕法兩種。當(dāng)電石渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)較多(60%?80%)時，可采用干法備料，需要采用機械分離脫水使電石渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至30%~40%,其他原料也需干燥。濕法備料是在電石渣中加入一定量的煤、黃土、礦煤等，經(jīng)過濕法備料、過濾、成球、立窯燃燒和熟料細(xì)磨等加工步驟后，即可制成電石渣水泥。普通減水劑對不同摻量電石渣一粉煤灰復(fù)合水泥早期強度影響的研究粉煤灰的概述粉煤灰的定義粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。⑵我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加處理，就會產(chǎn)生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會對人體和生物造成危害。粉煤灰是工業(yè)“三廢”之一，目前，我國粉煤灰年排放量非常高，利用率僅為42%，主要應(yīng)用在建材、建工、筑路、回填方面。粉煤灰在我國是數(shù)量較大，分布較廣的工業(yè)廢渣之一，隨著工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰排放量將逐年增加，合理地推廣和應(yīng)用粉煤灰不僅能節(jié)約土地和能源，而且能保護和治理環(huán)境。粉煤灰作為一種人工火山灰質(zhì)材料，在混凝土中作為摻和料，可以改善性能，節(jié)約水泥，提高工程質(zhì)量和降低成本。 在混凝土中摻加粉煤灰可以節(jié)約大量的水泥和細(xì)骨料，減少用水量，改善混凝土拌和物的和易性，增強混凝土的可泵性，減少混凝土的徐變，減少水化熱、熱能膨脹性，提高混凝土抗?jié)B能力，增加混凝土的修飾性。⑶粉煤灰的成分粉煤灰的化學(xué)組成：與粘土質(zhì)相似，其中以SiO2、A12O3的含量占大多數(shù)，其余為少量CaO、MgO、K20、Na20、Fe203及S03等。此外，粉煤灰中含有少量鎘、鉛、汞、砷等有害元素。但一般粉煤灰中的有害元素低于允許值。根據(jù)粉煤灰中CaO的含量，將粉煤灰劃分為高鈣灰和低鈣灰。一般，高鈣灰質(zhì)量優(yōu)于低鈣灰。粉煤灰的物質(zhì)組成取決于電廠鍋爐用煤的成份，一般說原煤中含有硅鋁酸鹽礦物（高嶺土、伊利石、蒙脫石、絹云母、白云母）、石英、黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、鈣鈦礦、方鎂石、金紅石、鋁英石、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物及氧化錳、銅礦物等，不同煤礦生產(chǎn)的煤有一定差別。所以不同電廠用不同煤礦的煤，粉煤灰的物質(zhì)組成也有差別。本課題研究的目的與意義本課題采用優(yōu)選法，測定不同的減水劑、電石渣與粉煤灰摻量對粉煤灰一電石渣復(fù)合水泥體系早期強度的影響，并確定最佳配方。通過本課題更合理地利用電石渣和粉煤灰配料生產(chǎn)水泥，不僅解決電石渣與粉煤灰造成的環(huán)境污染問題，有效地保護了石灰石、粘土資源，節(jié)約材料，而且也為變廢為寶、化害為利，為企業(yè)降低了成本，保護環(huán)境起到了一定的指導(dǎo)意義。福州大學(xué)至誠學(xué)院科珊技實踐論文第2章實驗內(nèi)容與方法原料情況(1)粉煤灰：外購；(2)電石渣：外購；(3)水泥：外購，32.5等級普通水泥；(4)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂：外購；(5)減水劑：外購。實驗方法本課題采用優(yōu)選法探討不同的減水劑、電石渣與粉煤灰摻量對粉煤灰一電石渣復(fù)合水泥體系性能的影響，并確定最佳配方。實驗工藝流程電石渣烘干一優(yōu)選法配料一粉磨一成型一按國際標(biāo)準(zhǔn)測定粉煤灰一電石渣復(fù)合水泥體系性能。實驗儀器設(shè)備本實驗主要實驗儀器如下：(1)水泥膠砂攪拌機；(2)水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度及凝結(jié)時間測定儀；(3)勃氏透氣比表面積儀；(4)沸煮箱；(5)水泥膠砂振實臺(或水泥膠砂振動臺)；(6)水泥凈漿攪拌機；(7)電子天平；(8)水泥試驗?zāi)C；(9)電動抗折試驗機；(10)數(shù)顯式建材壓力試驗機(JYS-20000A型)。實驗配方按表2-1所示配比分別稱取一定量的水泥、粉煤灰、電石渣、水，配合成各組試驗試樣，其中水泥粉煤灰與電石渣三者摻量總和為100%(wt%)。

普通減水劑對不同摻量電石渣一粉煤灰復(fù)合水泥早期強度影響的研究表2-1實驗配方表編號減水劑摻量wt%粉煤灰摻量wt%電石渣摻量wt%水灰比編號減水劑摻量wt%粉煤灰摻量wt%電石渣摻量wt%水灰比102050.41912050.42020100.420120100.43020150.421120150.4403050.42213050.45030100.423130100.46030150.424130150.4704050.42514050.48040100.426140100.49040150.427140150.4100.52050.4281.52050.4110.520100.4291.520100.4120.520150.4301.520150.4130.53050.4311.53050.4140.530100.4321.530100.4150.530150.4331.530150.4160.54050.4341.54050.4170.540100.4351.540100.4180.540150.4361.540150.4電石渣一粉煤灰復(fù)合水泥性能的測定水泥膠砂強度的測定(a)在試樣成型前，先將試模擦凈，四周的模板和接觸面涂上黃油，以防止漏漿，內(nèi)壁均勻刷一層機油，緊密裝配。(b)稱量水泥試樣450g，ISO標(biāo)準(zhǔn)砂1350g。拌和水量為225ml。(c)攪拌：把水加入鍋里，再加入水泥，把鍋放在固定架上，上升至固定位置。然后立即開動水泥膠砂攪拌機，低速攪拌30s后，在第二個30s開始的同時均勻地將砂子倒入攪拌鍋內(nèi)。把機器轉(zhuǎn)至高速再拌30s。停拌90s，在第一個15s內(nèi)將粘在葉片上的膠砂刮入攪拌鍋。在高速下繼續(xù)攪拌60s。福州大學(xué)至誠學(xué)院科珊技實踐論文（d）成型：（可用振實臺成型或選用振動臺成型）用振動臺成型：在攪拌的同時，將試模及下料漏斗卡緊在振動臺臺面中心，固定。將攪拌好的全部膠砂均勻裝入下料漏斗中，開動振動臺，膠砂通過漏斗流入試模。振動120±5s停車。振動完畢，取下試模用三棱刀將高出試模的膠砂切成10-12格間隔，然后用刮平刀輕輕將表面多余的膠砂刮去，用三棱刀再刮2-3刀把試體刮平，并在試體上編號。用振實臺成型：將空試模和模套固定在振實臺上，用勺子從攪拌鍋里將膠砂分二層裝入試模，裝第一層時，每個槽里放300g膠砂，用大播料器垂直架在模套頂部沿每個模槽來回一次將料層播平，接著振實60次，再裝入第二層膠砂，用小播料器播平，振實60次，移走模套，取下試模，用一金屬直尺以近似900架在試模摸頂一端，沿長度方向一次輕輕將表面多余的膠砂刮去并將試體表面抹平，并在試體上編號。（e）養(yǎng)護：編號后，將試體放入養(yǎng)護箱內(nèi)養(yǎng)護，經(jīng)24±15min后脫模，并放入養(yǎng)護池內(nèi)養(yǎng)護，養(yǎng)護池內(nèi)水面高度應(yīng)至少超出試體上表面（刮平面）20mm,并每隔兩周換一次水。（f）抗折強度試驗：將試體從水中取出，先進行抗折試驗。試驗前須擦去表面的附著水分和砂粒，將試體放入抗折夾具內(nèi)，應(yīng)使側(cè)面與園柱接觸，注意調(diào)節(jié)平衡錘，使杠杠處于平衡位置。開動儀器，施加壓力，直至試體折斷。記下讀數(shù)。(4-4)R=1.5FiL(4-4)f b3式中 Rf——抗折強度（MPa）Fi——破環(huán)荷重（N）L——支撐園柱之間的距離，mmb——棱柱體正方形截面的邊長，mm（g）抗壓強度試驗：抗折試驗后的兩個斷塊立即進行抗壓試驗。將斷塊放在夾具中，開動閥門，使夾具上升。之后調(diào)整加油速度，然后加荷試驗。直至試體被壓粉碎。記下此時抗壓機上的讀數(shù)。(4-5)R二ZcF(4-5)式中Rc——抗壓強度（MPa）；P——破環(huán)時的最大荷重（N）；F 受壓面積mm2（長X寬=40mmX40mm）。普通減水劑對不同摻量電石渣一粉煤灰復(fù)合水泥早期強度影響的研究第3章 實驗結(jié)果與分析討論3.1普通減水劑對電石渣一粉煤灰復(fù)合水泥早期強度的影響表3-1為電石渣一粉煤灰復(fù)合水泥試樣3天的抗折強度和抗壓強度的實驗數(shù)據(jù)。其中1到9為未摻減水劑的對比試樣數(shù)據(jù)，依此類推。從表3-1中可以看出，10號試樣，即普通減水劑摻量為0.5%，電石渣摻量為5%，粉煤灰摻量為20%時，復(fù)合水泥3天的抗折強度最高，達到2.56MPa。而28號試樣，即普通減水劑摻量為1.5%，電石渣摻量為5%，粉煤灰摻量為20%時，復(fù)合水泥3天的抗壓強度最高，達到15.69MPa。表3-1摻普通減水劑的電石渣一粉煤灰復(fù)合水泥試樣3天的強度編號抗折強度抗壓強度編號抗折強度抗壓強度12.3413.81192.4115.5022.2512.81202.1912.8131.6612.38211.7812.5041.7513.19221.6314.0651.4412.06231.5611.6960.7510.63241.3112.2571.5011.66251.4412.3881.2210.19261.0010.9490.638.94270.9410.22102.5614.88282.2815.69112.3112.56292.0614.25122.2211.59301.7812.81131.567.84311.6614.47141.889.75321.5012.84151.227.81331.3810.25161.669.16341.2513.50171.106.50351.1610.66181.046.84361.009.38為了直觀的分析不同減水劑、電石渣與粉煤灰摻量對復(fù)合水泥早期強度的影響，根據(jù)表3-1中的實驗數(shù)據(jù)，繪制不同減水劑、電石渣與粉煤灰摻量對復(fù)合水泥3天強度影響的直觀趨勢圖，如圖3-1至圖3-8所示。福州大學(xué)至誠學(xué)院科珊技實踐論文在未摻減水劑時，由圖3-1和圖3-2可知，當(dāng)電石渣摻量不變，粉煤灰摻量增加時，或當(dāng)粉煤灰摻量不變，電石渣摻量增加時，水泥的抗折和抗壓強度呈現(xiàn)下降的趨勢。圖3-1顯示，在電石渣摻量相同情況下，粉煤灰摻量由20%增加到30%的抗折強度下降值大于粉煤灰摻量由30%增加到40%的抗折強度下降值；在粉煤灰摻量相同情況下，電石渣摻量由10%變至15%的抗折強度明顯減小。而圖3-2則顯示，在電石渣摻量相同情況下，粉煤灰摻量由20%增加到30%的抗壓強度下降值小于粉煤灰摻量由30%增加到40%的抗壓強度下降值；在粉煤灰摻量相同情況下，電石渣摻量由10%變至15%的抗壓強度下降值則出現(xiàn)放緩跡象。在減水劑摻量為0.5%時，由圖3-3和圖3-4可看出，粉煤灰摻量為20%和40%的抗折強度和抗壓強度呈現(xiàn)下降的趨勢，而粉煤灰摻量為30%時的抗折強度和抗壓強度呈現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象。粉煤灰摻量為20%和40%時，電石渣摻量由10%變至15%時的抗折強度和抗壓強度下降值出現(xiàn)放緩現(xiàn)象，甚至在粉煤灰摻量為40%時，抗壓強度還略有增大。在減水劑摻量為1%時，由圖3-5顯示，當(dāng)電石渣摻量不變，粉煤灰摻量增加時，或當(dāng)粉煤灰摻量不變，電石渣摻量