CN106045414A - 一种循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，属于利用循环流化床锅炉燃煤脱硫产生的废渣、灰制备混凝土的技术领域，每立方米混凝土中各原料的含量为：水泥200kg、固硫渣灰掺合料100kg、矿渣微粉30kg、河沙720kg、碎石1190kg、外加剂6.27kg、水160kg；其中固硫渣灰掺合料总质量保持100kg不变，固硫渣灰掺合料中渣的质量分数为60％～100％，固硫灰的质量分数为40％～0％，本发明由于采用在混凝土中掺入固硫渣灰复掺料而取代了原大量水泥的用量，既保证了混凝土的工作性能，提高了混凝土的质量，同时又有效地利用了废物资源、节约了水泥、降低了生产成本和减少了环境的污染。

Description

一种循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土。
背景技术
循环流化床锅炉(CFBC)燃煤技术是我国火电厂目前广泛采用的一种适用于劣质煤或高硫煤的先进洁净燃煤技术，随之而来的是大量固硫灰渣的堆放。循环流化床(CFB)燃煤固硫灰渣是煤在采用循环流化床燃烧技术的流化床燃煤锅炉中燃烧时，含硫煤与脱硫剂在850℃～900℃温度下燃烧反应固硫后所得残渣，包括烟道收集的固硫灰和炉底排出的固硫渣。2011年我国CFBC固硫灰渣年排放量在8000万t左右，随着国家对CFBC电厂推广力度的加大，固硫灰渣的排放量将会继续增长。目前国内外为对固硫灰渣的研究主要集中在水化特性、制备道路材料等，对固硫灰渣作为掺合料在混凝土中的应用研究较少，大量的固硫灰渣处于简单堆放、任意排放的状态，既占用大量土地资源，污染大气、水体、土壤和生物环境，甚至还危害人体健康。如果不对这些国硫灰渣进行综合处理和利用，必将对环境造成二次污染，也必将制约流化床燃煤固硫技术的推广应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，以循环流化床燃煤锅炉所产生的固硫渣及固硫灰复掺料大比例替代水泥，提高了循环流化床固硫渣灰的有效利用水平，增加了固硫渣灰的附加值。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，每立方米混凝土中各原料的含量为：水泥200kg、固硫渣灰掺合料100kg、矿渣微粉30kg、河沙720kg、碎石1190kg、外加剂6.27kg、水160kg。
所述水泥为强度等级42.5以上的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
所述固硫渣灰掺合料中的固硫渣及固硫灰均由循环流化床燃煤锅炉产生。
所述的固硫渣灰掺合料在每立方米混凝土中的总质量保持100kg不变，固硫渣灰掺合料中固硫渣的质量分数为60％～100％，固硫灰的质量分数为40％～0％。
所述固硫渣经球磨机粉磨后，按比例同固硫灰搅拌混合得到固硫渣灰掺合料，其中，固硫渣的含水率为0.92％，真密度为2.52g·cm-3，烧失量为1.37％，粉磨后的固硫渣45μm筛余值为10.70％，游离氧化钙的含量为2.77％，28d强度活性指数92％。
所述固硫灰为符合GB/T1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求且安定性合格的二级粉煤灰。
采用雷氏夹法测试不同复掺比例下的固硫渣灰掺合料的安定性，固硫渣灰掺合料的膨胀值均小于5mm，安定性合格。
所述矿渣微粉为符合GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》要求的S95级矿粉。
所述碎石的粒径为5～25mm，河沙的粒径为0～5mm。
所述外加剂由固含40％的聚羧酸系减水剂和固含40％的聚羧酸系保坍剂混合而成，例如按质量比1:0.8的比例混合。
本发明的混凝土依据JGJ55《普通混凝土配合比设计规程》，为满足混凝土配合比设计的等体积原则，对使用固硫渣灰掺合料配制混凝土的配合比进行优化设计。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的循环流化床固硫渣灰混凝土，固硫渣灰、矿渣微粉等固体废弃物总含量占胶凝材料总量的30％以上，具有良好的力学性能，早期和后期抗压强度均有一定程度的提高，其抗渗性也有明显的优势，抗氯离子渗透性良好。解决环境问题的同时促进了循环经济发展，解决了我国自然资源匮乏的问题；又可以降低生产成本，具有重要的社会效益和良好的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的发明内容作进一步阐明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明的限定。
下列各实施例中的水泥为强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，矿粉为S95级矿粉，粉煤灰为二级粉煤灰，沙的粒径在0～5mm，碎石的粒径在5～25mm，外加剂由聚羧酸系减水剂(固含40％)、聚羧酸系保坍剂(固含40％)按质量比1:0.8的比例混合而成。
实施例1：
制备强度等级C30的循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，各原料及其重量份数比如下：
水泥 固硫渣 固硫灰 矿粉 沙 碎石 水 外加剂
1 0.5 0 0.15 3.6 5.95 0.8 0.03135
实施例2：
制备强度等级C30的循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，各原料及其重量份数比如下：
水泥 固硫渣 固硫灰 矿粉 沙 碎石 水 外加剂
1 0.4 0.1 0.15 3.6 5.95 0.8 0.03135
实施例3：
制备强度等级C30的循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，各原料及其重量份数比如下：
水泥 固硫渣 固硫灰 矿粉 沙 碎石 水 外加剂
1 0.3 0.2 0.15 3.6 5.95 0.8 0.03135
对比例：
制备强度等级C30的循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，各原料及其重量份数比如下：
水泥 粉煤灰 矿粉 沙 碎石 水 外加剂
1 0.5 0.15 3.6 5.95 0.8 0.03135
以上各实施例及对比例的混凝土制各方法依据GB14902《预拌混凝土》和DG/
TJ08-2013-2007《钢渣粉混凝土应用技术规程》，只需要在搅拌站原基础上增加2个原料仓及相关计量装置用于存放和计量固硫渣、固硫灰。各实施例循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土的性能结果见下表。
由上表可知，实施例3中的循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土的工作性能、强度指标是3个实施例中最优的，最优实施例3中固硫渣/固硫灰的比例为6:4。
采用雷氏夹法测试固硫渣灰掺和料的安定性，测试结果如下表所示，该表为复掺灰雷氏夹安定性测试结果，随着固硫渣与固硫灰混合比例的减小，膨胀值呈增大趋势，但3个实施例中固硫渣灰掺和料的膨胀值均小于5mm，安定性合格。
渣灰掺和料 实施例1 实施例2 实施例3
膨胀值/mm 0.5 0.5 1.0
最优实施例3与对比例的性能对比结果见下表
掺有固硫渣灰掺和料的实施例3和未掺固硫渣灰的对比例相比，工作性能基本接近，7d和28d抗压强度分别提高7.98％和9.25％。抗水渗透等级提高1个等级。

Claims (10)

1.一种循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，每立方米混凝土中各原料的含量为：水泥200kg、固硫渣灰掺合料100kg、矿渣微粉30kg、河沙720kg、碎石1190kg、外加剂6.27kg、水160kg。
2.根据权利要求1所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述水泥为强度等级42.5以上的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述固硫渣灰掺合料中的固硫渣及固硫灰均由循环流化床燃煤锅炉产生。
4.根据权利要求1所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述固硫渣灰掺合料中固硫渣的质量分数为60％～100％，固硫灰的质量分数为40％～0％。
5.根据权利要求3或4所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述固硫渣经球磨机粉磨后，按比例同固硫灰搅拌混合得到固硫渣灰掺合料，其中，固硫渣的含水率为0.92％，真密度为2.52g·cm-3，烧失量为1.37％，粉磨后的固硫渣45μm筛余值为10.70％，游离氧化钙的含量为2.77％，28d强度活性指数92％。
6.根据权利要求3或4所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述固硫灰为符合GB/T1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》要求且安定性合格的二级粉煤灰。
7.根据权利要求1所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述固硫渣灰掺合料的膨胀值小于5mm。
8.根据权利要求1所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述矿渣微粉为符合GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》要求的S95级矿粉。
9.根据权利要求1所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述碎石的粒径为5～25mm，河沙的粒径为0～5mm。
10.根据权利要求1所述循环流化床固硫渣灰掺合料混凝土，其特征在于，所述外加剂由固含40％的聚羧酸系减水剂和固含40％的聚羧酸系保坍剂混合而成。
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