堿激發(fā)粉煤灰生成膠凝材料的研究-在線瀏覽
2024-08-05 22:19本頁面
【正文】 %的粉煤灰用于水泥、混凝土、制磚等方面。粉煤灰主要由SiO2和Al2O3組成，礦物相組成為玻璃相、結(jié)晶礦物以及少量未燃碳[2]。這引起了國際上的關(guān)注，國內(nèi)也開始進(jìn)行相關(guān)的研究。1 試驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)用粉煤灰來自河南焦作電廠粉煤灰，其化學(xué)成分如表1，粉煤灰的主要化學(xué)組成為SiO2和Al2O3，有少量鐵、鈣、鎂等金屬氧化物，以及少量未燃炭。粒度分析結(jié)果如表2所示，約90%的顆粒小于33181。m。表1 試驗(yàn)用粉煤灰化學(xué)成分Table 1. Chemical position of fly ash from Jiaozuo power station化學(xué)成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO SO3 Loss含量(%) 圖1 焦作電廠粉煤灰的XRD圖譜Figure. 1. XRD pattern of fly ash form Jiaozuo power station表2 粉煤灰粒度測試結(jié)果Table 2. The particle size testing results of fly ash粒徑分布D10D25D50D75 D90 D97 平均粒徑 表面積/體積粒徑（181。第二部分為條件試驗(yàn)，主要研究在常溫下，NaOH溶液濃度和水玻璃用量對試樣強(qiáng)度的影響。表3為試驗(yàn)條件，表4為試驗(yàn)結(jié)果。隨著時(shí)間的增長，堿溶液進(jìn)一步溶解粉煤灰中的石英和莫來石晶體，形成更多的硅酸鋁鹽凝膠體。其主要反應(yīng)方程式為： Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (1) SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3+ H2O (2) NaAlO2 + Na2SiO3 + H20 → NaAlSiO3從圖4中SEM照片A和B 可以看出這一階段凝膠生成和生長的過程，照片A中的粉煤灰球體表面存在少量凝膠體(點(diǎn)1)；照片B點(diǎn)2顯示較小顆粒表面已基本被凝膠體覆蓋，較大顆粒表面凝膠體則較少，說明NaOH溶液與粉煤灰反應(yīng)時(shí)，形成凝膠的過程是從較小顆粒開始的。圖4中圖片C顯示了凝膠在圖B基礎(chǔ)上進(jìn)一步生長的過程；圖片D中小顆粒逐步膠聯(lián)，形成大的凝膠體結(jié)構(gòu)，伴隨著凝膠體的聚合，逐步向結(jié)晶體轉(zhuǎn)化(見點(diǎn)4)。凝膠的生成和生長對粉煤灰膠凝材料至關(guān)重要，如果堿與粉煤灰反應(yīng)的條件控制不當(dāng)，凝膠聚合形成了不具有膠凝性的結(jié)晶體，對材料的膠凝性不利。石英和莫來石的活性較差，較難與堿液反應(yīng)，而其中的玻璃態(tài)硅、鋁氧化物在堿溶液中溶解性比結(jié)晶相好得多[5]。Norihiro等[6]研究了粉煤灰與堿性溶液的關(guān)系，證明在溫度與液固比一定的條件下，用NaOH與粉煤灰反應(yīng)的效果比KOH、Na2CO3好得多，文章指出：Na＋不僅是硅鋁酸鈉凝膠的構(gòu)成體，Na＋的含量還影響凝膠的生成速率；此外適當(dāng)增加OH－的濃度會(huì)顯著增加粉煤灰的溶解度；Murayama等[7]的研究同樣證明在采用粉煤灰進(jìn)行水熱合成沸石的反應(yīng)中，NaOH對粉煤灰的溶解能力最強(qiáng)，KOH 次之，Na2CO3最差。由表4可知，在相同的物質(zhì)組成中，試樣的強(qiáng)度與NaOH的濃度有很大關(guān)系，即在一定的條件下，產(chǎn)生膠凝材料的強(qiáng)度隨著堿溶液濃度的增加而增加，當(dāng)NaOH濃度達(dá)到10M以上時(shí)，試樣的強(qiáng)度增加不明顯，如圖5所示，證明在SOL/FA(溶液質(zhì)量／粉煤灰質(zhì)量)，NaOH濃度不
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