莫衛(wèi)民 田林

（1 杭州斯坦尼新材料有限公司，浙江 杭州 311199；2 浙江杰暉檢測認(rèn)證有限公司，浙江 杭州 321300）

0 前言

脫硝粉煤灰是燃煤電廠煙氣脫硝后排放的煤灰副產(chǎn)品，脫硝工藝的特點(diǎn)使排放后的粉煤灰會殘留氨氮物質(zhì)[1，2]，在堿性條件下粉煤灰殘留的銨鹽不穩(wěn)定，易揮發(fā)。粉煤灰作為混凝土礦物摻和料能夠充分發(fā)揮其“三大效應(yīng)”[3，4]，在混凝土生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，當(dāng)前優(yōu)質(zhì)粉煤灰短缺，脫硝粉煤灰已充斥市場，有不少企業(yè)反映加入脫硝后的粉煤灰出現(xiàn)表面冒泡，體積膨脹等問題[5]，而關(guān)于脫硝粉煤灰對水泥混凝土的影響亟待研究。

本文對脫硝粉煤灰的性質(zhì)進(jìn)行分析，研究不同摻量的脫硝粉煤灰對水泥性能的影響，以期為脫硝粉煤灰的資源化利用提供理論和技術(shù)參考。

1 原材料和試驗(yàn)方法

1.1 原材料

脫硝粉煤灰樣品采用由經(jīng)脫硝工藝改造的浙江省某電廠提供，樣品編號為TF，未經(jīng)脫硝處理的粉煤灰編號為FA，水泥采用市售P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥和粉煤灰的化學(xué)組成見表1，水泥的主要性能指標(biāo)見表2。

表1 水泥和粉煤灰的主要化學(xué)組成

砂：采用ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。

表2 P.O42.5水泥的性能指標(biāo)

水：采用自來水，符合JGJ63混凝土拌和用水的技術(shù)要求。

外加劑：采用科之杰公司生產(chǎn)的醚類聚羧酸外加劑，含固量17.5%，摻量在0.5%～2.5%。

1.2 試驗(yàn)方法

1）水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量、凝結(jié)時(shí)間和安定性試驗(yàn)參照GB/T 1346-2011 《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行。

2）水泥膠砂擴(kuò)展度及1h經(jīng)時(shí)損失的測定：固定聚羧酸外加劑摻量為1.0%，測試不同粉煤灰摻量的水泥膠砂擴(kuò)展度和1h膠砂擴(kuò)展度損失。

3）水泥膠砂強(qiáng)度測試按照GB/T 17671-2005 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法），成型40mm×40mm×160mm的試件，覆膜養(yǎng)護(hù)至1d后拆模，放置養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，測試指定齡期的抗折和抗壓強(qiáng)度值。

2 結(jié)果與討論

試驗(yàn)采用內(nèi)摻粉煤灰%、10%、20%、30%，研究粉煤灰對水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度 需水量、凝結(jié)時(shí)間、水泥膠砂擴(kuò)展度、水泥膠砂強(qiáng)度等性能指標(biāo)的影響。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量和凝結(jié)時(shí)間

粉煤灰作為混凝土礦物摻和料，在混凝土中能夠改善混凝土工作性能，降低水泥水化熱，粉煤灰內(nèi)摻對水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量和凝結(jié)時(shí)間造成一定影響。粉煤灰摻量0%、10%、20%、30%的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時(shí)間測試結(jié)果見表3。

表3 不同粉煤灰摻量的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度和凝結(jié)時(shí)間

粉煤灰自身顆粒滾珠狀形貌，有利于水分的分布，使得水泥表面能夠充分與水分子發(fā)生反應(yīng)，因此粉煤灰加入后水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量有所降低，且隨粉煤灰摻量增加，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量降低，且脫硝灰和未脫硝灰之間標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量基本相當(dāng)。粉煤灰的加入降低水泥用量，降低了水泥水化熱，使得凝結(jié)時(shí)間相對滯后，加入脫硝粉煤灰后的水泥初凝時(shí)間相比普通粉煤灰延長，終凝時(shí)間縮短，這可能是粉煤灰附有的銨鹽對水泥凝結(jié)時(shí)間造成了一定影響[2]。

2.2 水泥膠砂擴(kuò)展度

固定聚羧酸減水劑摻量為1.0%，研究粉煤灰摻量對水泥膠砂擴(kuò)展度的影響。測試結(jié)果見表4，并對水泥膠砂擴(kuò)展度1h損失進(jìn)行分析，結(jié)果見圖1。

表4結(jié)果顯示脫硝粉煤灰和普通粉煤灰的加入都使得水泥膠砂初始擴(kuò)展度和1h膠砂擴(kuò)展度指標(biāo)得到顯著改善，且隨著粉煤灰摻量增加水泥膠砂的工作性能增加。

表4 脫硝粉煤灰對水泥膠砂擴(kuò)展度的影響

圖1 摻入脫硝粉煤灰的水泥膠砂擴(kuò)展度1h經(jīng)時(shí)損失率

圖2 脫硝粉煤灰對水泥膠砂抗折強(qiáng)度的影響

圖3 脫硝粉煤灰對水泥膠砂抗壓強(qiáng)度的影響

圖1所示，相比普通粉煤灰，摻入脫硝粉煤灰后的水泥膠砂擴(kuò)展度損失率隨摻量增加降低，這是因?yàn)槊撓豕に嚥⑽锤淖兎勖夯业那驙铑w粒形貌，對水泥膠砂工作性能的改善具有積極作用。同時(shí)可以看出摻相同比例的脫硝粉煤灰水泥膠砂擴(kuò)展度比普通粉煤灰經(jīng)時(shí)損失更大，這可能是脫硝粉煤灰附著的少量銨鹽遇到水泥堿性環(huán)境產(chǎn)生的氨氣部分逸出導(dǎo)致[6]。

2.3 抗折和抗壓強(qiáng)度

對脫硝工藝后的粉煤灰對水泥強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究，按照GB/T 17671-2005 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）進(jìn)行水泥膠砂抗折和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

加入粉煤灰后3d和7d水泥膠砂抗折強(qiáng)度都要低于純水泥膠砂抗折強(qiáng)度，隨著齡期的增長，粉煤灰自身火山灰效應(yīng)和微集料效應(yīng)使得水泥膠砂的后期抗折強(qiáng)度得到大幅提高，與純水泥膠砂抗折強(qiáng)度基本相當(dāng)。

圖3的結(jié)果顯示摻脫硝粉煤灰后早期強(qiáng)度低于純水泥強(qiáng)度，未脫硝的粉煤灰在28d后強(qiáng)度增長明顯[7]，且優(yōu)于脫硝灰，這可能是脫硝灰自身附有的銨鹽產(chǎn)物對水泥的強(qiáng)度發(fā)展造成了一定的負(fù)面影響。

3 結(jié)論

1）粉煤灰的加入降低水泥用量，使得水泥凝結(jié)時(shí)間延長，加入脫硝粉煤灰后的水泥初凝時(shí)間相對普通粉煤灰稍微增加，終凝時(shí)間有所降低。

2）脫硝粉煤灰摻量增加水泥膠砂擴(kuò)展度隨之增加，1h水泥膠砂擴(kuò)展度損失低于純水泥膠砂，但摻脫硝灰的水泥膠砂擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失率高于同摻量未脫硝粉煤灰。

3）脫硝粉煤灰摻量增加，3d和7d水泥抗折和抗壓強(qiáng)度降低，隨著齡期增長，由于火山灰效應(yīng)，粉煤灰參與水泥二次水化，后期強(qiáng)度增長明顯，但脫硝粉煤灰摻量提高時(shí)，后期強(qiáng)度提高幅度低于未脫硝粉煤灰，這可能是脫硝粉煤灰殘余的銨鹽對水泥強(qiáng)度造成了一定影響。