基于煅烧煤矸石的复合水泥强度研究.pdf
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1、刘渊:基于燈烧煤研石的复合水泥强度研究设计研究中图分类号:TQ172.6基于烧煤研石的复合水泥强度研究文献标志码:B文章编号:1 0 0 7-0 3 8 9(2 0 2 3)0 4-1 9-0 2【D0110.13697/ki.32-1449/tu.2023.04.006刘渊 中国中材国际工程股份有限公司(南京),江苏南京2 1 1 1 0 0 摘要:以低品位煤研石为原料,制备了添加烧煤研石、燈烧煤研石和石灰石复配料的复合水泥,研究了烧煤研石掺量对水泥抗压强度的影响。结果表明燈烧煤研石具有明显的火山灰活性,掺入量达到3 0%时,2 8 d强度活性指数仍达到8 7%;石灰石的掺入,对复合水泥的强
2、度发展起到了抑制作用,增加复配料中燈烧煤研石的比例,可在一定程度上改善水泥强度。关键词:碳减排;煤研石;辅助胶凝材料;抗压强度Strength investigation of composite cement prepared with calcined coal gangueLiu Yuan(Sinoma International Engineering Co.,Ltd.(Nanjing),Nanjing 211100,China)Abstract:Composite cement with calcined coal gangue,calcined coal gangue and li
3、mestone compound was prepared by using lowgrade coal gangue as raw materials.Effects of calcined coal gangue content on the compressive strength of cement were investigated.Results show that calcined coal gangue shows obvious pozzolanic activity.Compressive strength activity index of the composite c
4、ementat 28 d still reaches 87%even when the dosage reaches 30%.The addition of limestone inhibits the strength development of the com-posite cement.The compressive strength of the composite cement can be slightly improved by increasing the proportion of calcined coal gangue in the compound.Key words
5、:carbon emission reduction;coal gangue;supplementary cementitious materials;compressive strength石,其烧失量在1 0%左右,Al,0,含量在2 0%左右,累0前言计库存达45亿t,如此大量的固体废弃物不仅占用国外如古巴和印度的研究机构对石灰石和烧大量土地,还存在易引发地质灾害和导致土地退化黏土复合水泥(Limestone calcined clay cement,LC)的风险。本文以邯郸某地低品位煤研石为研究对体系做了大量深入的研究-=。相关研究表明,黏土象,研究了在不同掺量下,熳烧煤研石、石灰石对
6、基经过高温熳烧和机械粉磨等处理后,黏土中的高岭准水泥抗压强度的影响,为煤研石资源化利用提供石的晶相结构发生变化,形成了具有较强火山灰活参考。性的偏高岭石。用烧黏土(Supplementaryce-1实验原材料及方法mentitiousmaterials,S C M s)替代部分水泥熟料,能协同硅酸盐水泥水化,相较于普通硅酸盐水泥,其早期强度稍有所降低,但中后期强度明显增强 5。LC3水泥具有较低的水泥熟料系数,另外黏土熳烧分解不产生CO2,仅燃料燃烧产生少量的CO2,是极具应用前景的水泥行业碳减排技术。煤研石通常为高岭岩型研石,由碳、高岭土、碳酸盐、石英等组成,因其含有一定量的高岭土,也被称为
7、煤系高岭土,属于低品质黏土的一种,烧后形成的偏高岭土具有较好的火山灰活性,与燜烧黏土相似,同样可用于制备LC3水泥。鉴于熳烧煤研石作为低碳水泥辅助胶凝材料的潜力,科研工作者做了大量的研究工作 7-1 0 1。不过,目前研究对象普遍是高品位煤研石,其烧失量大于1 0%,Al,0,的含量大于3 0%,以此制备的活化煤石-石灰石复合水泥的力学性能较优,对于低品位煤研石应用的相关研究较少。国内很多地区堆存着大量品位较为一般的煤研水泥工程2023年第4期1.1原材料基准水泥:PI42.5硅酸盐水泥,煤研石:河北省邯郸市某煤矿的煤研石(图1),Al,0,含量为22.04%,石灰石:河北某水泥厂石灰石。将块
8、状煤石样品破碎后放人匣钵中,使用马弗炉进行烧,升温至8 50,保温2 h后将样品取出自然冷却,熳烧样品见图2。随后用球磨机粉磨直至比表面积达到550 m/kg,样品见图3。石灰石样品用球磨机粉磨至比表面积为550 m/kg。煤研石、石灰石化学分析检测结果见表1。缎烧前图1 煤研石原料缎烧后图2 烧煤研石-19-设计研究刘渊:基于燈烧煤研石的复合水泥强度研究石的掺量为1 0%时,试验水泥的各龄期抗压强度均略高于标准水泥,其3 d、2 8 d 活性指数(试验水泥与标准水泥的抗压强度比值)为1 0 1%,抗压强度高于42 5R标号硅酸盐水泥(GB1752007)的要求;随着烧煤研石掺量的增加,试验水
9、泥的抗压强度呈减小趋势;当掺量为2 0%、3 0%时,3 d活性指数下降至7 0%左右,但2 8 d活性指数约8 7%,仍保持较高30.8的活性;当掺量达到50%时,试验水泥各龄期抗压图3煤研石烧粉磨样品表1化学分析检测结果试样烧失量w(Sio,)w(Al,O,)w(Fe,O,)w(CaO)w(MgO)煤石17.9752.70石灰石43.480.571.2配合比水泥净浆配合比(以质量百分比表示)见表2。表2 水泥净浆的配合比%编号水泥燈烧煤石PC100PM1090PM2080PM3070PM5050PM10L585PM 20L1070PM30L1555PM 22.5 L7.570PM 24 L
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