粉煤灰脱硫石膏复合胶凝材料的配合比与水化

作者:山西嬴信科技有限公司发布日期:2021-03-31浏览次数:21

摘要:在活性激发剂作用下,将粉煤灰、脱硫石膏和水泥混合,制备成一种新型的复合胶凝材料,然后在优选试验基础上确定了复合胶凝材料的基本配合比.研究了典型配合比粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆在复合激发剂作用下的水化过程,结果表明:粉煤灰早期火山灰活性显著提高;脱硫石膏除自身析晶、具有一定的增强效应外,还是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.粉煤灰3d即开始明显水化,脱硫石膏对粉煤灰水化活性激发效果明显.

关键词:粉煤灰;脱硫石膏;硫酸盐激发;水化过程


粉煤灰用于制造水泥、混凝土填料及墙体材料等,取得了很好的技术与经济效果.然而,一般而言,粉煤灰掺量越大,水泥或混凝土的早期强度越低,这与粉煤灰的早期水化活性不足有直接关系.为此研究者们纷纷致力于研究粉煤灰水化活性的激发及其对水泥、混凝土早期强度、变形性能、抗裂性能等的影响.脱硫石膏CaSO4含量较高,是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.脱硫石膏与粉煤灰、水泥优化复合,可产生交互水化作用,形成理想的三元胶凝材料体系.


在水泥中按一定比例混合双掺粉煤灰和脱硫石膏,同时辅加适量的活性激发剂,即可不经任何粉磨、烘干工序,成为一种新型的复合胶凝材料.本文在试验基础上确定了砂浆和混凝土中各胶凝组分的配合比,研究了粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆的水化过程.


1原材料


粉煤灰:平顶山姚孟电厂湿排粉煤灰(简写为WFA),其比表面积为335m2/kg,需水量比1)为98%,烧失量为2.31%,含水量为34.1%;低品质粉煤灰(简写为LFA),其比表面积为290m2/kg,需水量比为103%,烧失量为3.04%.粉煤灰化学组成见表1.




脱硫石膏(以下简称为FGD):平顶山姚孟电厂劣质石膏,其外观呈灰黄色粉状,主要成分为CaSO4·2H2O,附着水量9.89%,化学组成见表2.



水泥:湖南牛力水泥厂42.5普通硅酸盐水泥,其化学组成见表3.该水泥3d和28d实测抗折强度分别为6.0MPa和9.1MPa,实测抗压强度分别为23.7MPa和52.7MPa.



活性激发剂:CA,以市售硫酸盐、氯盐以及碱类材料按比例复配而成;生石灰(CaO),市售.减水剂:萘系高效减水剂,市售.

砂:ISO标准砂.


2胶凝组分基本配合比


2.1砂浆


为降低水泥用量,砂浆中胶凝组分以粉煤灰和脱硫石膏为主,其中粉煤灰采用技术品质达不到GB/T1596—2005《用于水泥与混凝土中的粉煤灰》所规定的Ⅰ,Ⅱ级粉煤灰标准的低品质粉煤灰(LFA).胶砂试件中胶凝组分掺量见表4.

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图1为灰膏比(m(LFA)︰m(FGD))对胶砂试件强度的影响.

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由图1可见:当m(LFA)︰m(FGD)由1︰1上升至3︰2时,胶砂试件抗折和抗压强度均随之上升;此后,随着灰膏比进一步上升,胶砂试件抗折和抗压强度则不断减小,即胶砂试件在mm(L(FFAG)D︰ )为 3 ︰2 时出现强度峰值.上述表明,当水泥用量为15.0%时,灰膏比*佳比例为3︰2.保持m(LFA)︰m(FGD)为3︰2不变,测试水泥掺量对胶砂试件强度的影响,结果见图2.



由图2可知:(1)当水泥掺量从10%增加到20%时,胶砂试件抗折和抗压强度均随之提高.(2)相比未掺水泥胶砂试件,掺水泥胶砂试件7d抗折强度增加1~4倍,28d抗折强度增加1~7倍.(3)相比未掺水泥胶砂试件,当水泥掺量为10%时,胶砂试件7d抗压强度增加4~5倍,28d抗压强度增加2~3倍;当水泥掺量为15%时,胶砂试件7d抗压强度增加5倍以上,28d抗压强度增加5~6倍;当水泥掺量为20%时,胶砂试件7d抗压强度增至18倍左右,28d抗压强度则增加6倍以上.


上述结果表明,水泥掺量是决定胶砂试件强度的关键因素.基于砂浆强度要求和*大限度降低材料成本、提高利废率考虑,笔者确定砂浆中胶凝组分的基本配合比为:m(LFA)︰m(FGD)=3︰2,水泥掺量15%.若采用品质相对较好的粉煤灰,水泥掺量可适当减少


在大掺量粉煤灰-脱硫石膏体系中掺入适量活性激发剂,将有利于激发粉煤灰水化活性,同时降低水泥掺量、节约成本.


活性激发剂对胶砂试件强度的影响见图3.



由图3可知,外掺1.5%CA后,胶砂试件强度显著提高,其中3,7,28,60d抗折强度分别增加31.3%,21.4%,9.0%和11.4%,抗压强度相应提高78.1%,58.9%,17.4%和6.7%.同时外掺1.5%CA和5.0%CaO,胶砂试件强度(尤其是早期强度)将进一步提高.这是因为掺加活性激发剂CaO后,灰膏体系液相介质中OH-浓度增加,从而促进粉煤灰中Si—O键断裂,并尽早参与水化反应的缘故.然而CaO掺量过多,将极易出现泛霜现象.根据文献的试验结果,CaO掺量以5.0%为宜.


2.2混凝土


粉煤灰采用品质相对较好、未烘干的湿排粉煤灰(WFA).控制水固比,将湿排粉煤灰、脱硫石膏、水泥以及活性激发剂按比例混合均匀,再加入砂石、高效减水剂,制备C25~C50混凝土.胶砂试件配合比与抗压强度见表5.

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由表5可见,相对纯水泥胶砂试件,掺WFA+FGD胶砂试件早期抗压强度均呈现出不同程度的降低,这归因于早期水化体系中**水泥用量的减少.随着龄期的发展,胶砂试件抗压强度逐渐增加,有的甚至超过纯水泥胶砂试件.当灰膏比(m(WFA)︰m(FGD))为2︰1,且WFA+FGD等量取代水泥30%时,胶砂试件早期强度下降相对较少,28,60d抗压强度达到52.3,60.1MPa,超过纯水泥胶砂试件.基于中等强度混凝土力学性能要求和提高利废率考虑,混凝土适宜配合比**为:WFA+FGD等量取代水泥30%,m(WFA)︰m(FGD)为2︰1,水胶比0.36,且外掺CaO 5.0%和CA 1.5%.值得强调的是,WFA+FGD在**水胶比条件下早期活性**,粉煤灰-脱硫石膏-水泥三元胶凝材料体系强度发展更理想,可适当放宽WFA+FGD的掺量至40%左右.


3结论


(1)采用过去难以利用的低品质粉煤灰和脱硫石膏制备建筑砂浆,**配合比为:m(LFA)︰m(FGD)=3︰2,LFA+FGD总掺量85%,水泥掺量15%;采用湿排粉煤灰和脱硫石膏制备C25~C50混凝土,**配合比为:WFA+FGD等量取代水泥30%,m(WFA)︰m(FGD)=2︰1,水胶比0.36,且外掺CaO5.0%和CA1.5%.


(2)粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆在复合激发剂作用下,粉煤灰早期火山灰活性显著提高;脱硫石膏除自身析晶、具有一定的增强效应外,还是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.粉煤灰3d即开始明显水化,脱硫石膏对粉煤灰水化活性激发效果明显.



关键词:

3月9日,湖南省住房和城乡建设厅发布《关于进一步强化建筑节能监管工作的通知》,通知提出,房地产开发企业在房屋销售时应在买卖合同中载明节能措施和保护要求、保温隔热工程保修期等信息;设计单位对设计文件质量负责,严格落实节能相关设计标准,确保建筑碳排放强度和能耗指标满足**标准相关要求,严禁采用**、地方禁止的节能材料,不得缺项、漏项,不得依据检测报告进行参数取值,设计变更不得降低现行建筑节能标准。


开展建筑节能技术、产品的联合研发和科技攻关,鼓励采用高性能门窗、外墙保温与结构一体化或自保温体系、建筑遮阳体系等

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湖南省住房和城乡建设厅

关于进一步强化建筑节能监管工作的通知

湘建科〔2022〕11号

各市州住房和城乡建设局,各有关单位:

为贯彻落实《湖南省绿色建筑发展条例》要求,加强建筑节能管理,降低建筑能源消耗,提高能源利用效率,切实保护百姓切身利益,结合我省实际,现就进一步加强建筑节能监管工作通知如下:

1. 健全建筑节能全过程工程质量安全监管体系。各市州住房城乡建设主管部门要健全建筑节能工程建设、设计、审图、施工、监理、检测、质监、竣工验收、城建档案、交付的全过程监管体系,进一步压紧压实主体责任,堵住监管漏洞,形成监管闭合链;建设单位是建筑节能工程质量的**责任人,逐步推行建筑节能工程管理建设单位承诺制,进一步压实建设单位在项目建设全过程中的责任,应严格执行建筑节能标准,选用先进适用的建筑节能技术、产品和材料,不得擅自变更经审查合格的施工图设计文件,在施工现场显著位置公示建筑节能相关技术、设施设备、建筑材料等信息。在组织竣工验收时,应当对新建民用建筑项目是否符合《建筑节能与绿色建筑相关技术措施实施情况表》施工图设计文件和建筑节能标准进行查验,对不符合施工图设计文件和建筑节能标准的,不得出具竣工验收报告。在与物业承接查验时,应当对建筑节能与绿色建筑物业的共用部位和共用设施进行建档。房地产开发企业在房屋销售时应在买卖合同中载明节能措施和保护要求、保温隔热工程保修期等信息设计单位对设计文件质量负责,严格落实节能相关设计标准,确保建筑碳排放强度和能耗指标满足**标准相关要求严禁采用**、地方禁止的节能材料不得缺项、漏项,不得依据检测报告进行参数取值,设计变更不得降低现行建筑节能标准;施工图审查机构对审图质量负责,严格按照现行**、行业、地方节能标准和相关文件的要求进行审查,确保设计图、计算书、节能选材的一致,节能设计变更一律实行线上复核、图审。经审查不符合建筑节能标准的,不得出具施工图审查合格证书施工单位对建筑节能施工质量负责,严格按照施工技术标准和审查合格的施工图编制建筑节能施工专项方案并落实到施工,不得擅自修改工程设计;监理单位应制定符合建筑节能特点的监理实施细则,做好隐蔽工程建设过程的记录,在工程质量评估报告中明确建筑节能标准的实施情况等,对进入施工现场的节能材料进行查验和复检,严格杜绝不合格产品、“三无”产品的进入;检测机构应严格执行材料、设备的检验制度和见证抽样送检制度;工程质量安全监管机构要建立健全建筑节能工程的全过程监督管理制度,指导各参建主体单位做好项目验收审核工作,没有按审查合格的施工图编制建筑节能工程技术方案的,不得颁发施工许可证。将建筑节能工程纳入工程质量安全监管分部分项检查内容,强化日常监管、季度检查,并将建筑节能工程纳入质量管理标准化考评的内容和范畴,采取有效措施、制定具体办法,确保建筑节能工程的监管落到日常、落到项目、落到实处;城建档案管理机构在签收工程竣工验收备案归档文件时,应对竣工验收报告是否完备进行查验。

2. 完善建筑节能工程层级监督制度。各市州住房城乡建设主管部门要进一步强化对建筑节能工作的重视,提高政治站位,主动落实职责,强化监督检查。建立完善省、市、县建筑节能与绿色建筑层级监督制度,采用“双随机一公开”的方式,进行抽查检查和考核通报,重点监督建筑节能工程落实情况和节能监管体系建立健全与有效运行情况,建立完善建筑节能检查、通报、处罚制度。省厅将强化对市州建筑节能工作政策执行、项目实施、日常管理等情况的抽查和指导,并纳入市州年度工作任务完成情况评价内容。市州住房城乡建设主管部门要督促指导县市区建立健全配套的建筑节能与绿色建筑监督管理体系,以项目为抓手,加强对新开工项目建筑节能与绿色建筑设计、施工、验收日常管理,对县市区落实建筑节能相关的法律、法规、规范和标准执行情况进行严格监督检查,坚持“检查一批、曝光一批、处罚一批”,做到问题弄清、及时反馈、记录在案、查处到位。

3. 严格诚信管理和奖罚制度。各市州住房城乡建设主管部门要将建筑节能执行情况全面纳入建设诚信管理制度,建立对建设、设计、审图、施工、监理、检测、材料企业等的诚信档案,结合质量安全日常监督检查和季度督查,将建筑节能检查情况与工程质量安全监管结合,一并检查一并通报,及时建档立库、及时公开发布、及时通报上报;逐步开展建筑节能工程的体验验收和实测比对,严肃交房管理、严格对恶意破坏和铲除建筑节能工程行为的管理,坚持诚信管理、协同治理、联合惩戒;严肃查处节能设计私自变更、监管缺位不到位、施工偷工减料、监理与施工相互包庇等违法违规行为。加大对建筑节能诚信企业、节能示范工程、绿色建造**工法等的推广支持力度。严格评选评优,凡是建筑节能工程不达标不合格项目,一律不予**参评示范工程、省优国优,同时还应与工程项目的建筑施工质量管理、安全生产标准化“年度项目考评优良工地”挂钩。

4. 鼓励试点示范和技术研发攻关。各市州住房城乡建设主管部门要根据《民用建筑节能条例》《湖南省绿色建筑发展条例》等制定完善相关管理办法,建立建筑节能产品(材料)公示制度,及时发布建筑节能新产品、新技术等推广信息。建立建筑节能负面清单管理制度,加强对限制、禁止目录的发布管理,淘汰禁止一批落后产品和技术。积极引进建筑节能工程的金融保险和合同能源管理,加大既有建筑绿色化改造,强化对大型公建、房建项目的能耗监测。各地要在资金安排和政策制定上鼓励、支持建筑节能工程的试点示范,充分调动高校科研团队、企业技术中心等研发力量,开展建筑节能技术、产品的联合研发和科技攻关,鼓励采用高性能门窗、外墙保温与结构一体化或自保温体系、建筑遮阳体系等,鼓励开发全装修、精装修楼房。

5. 加大建筑节能宣传力度。各市州住房城乡建设主管部门要结合《湖南省绿色建筑发展条例》宣贯,多形式、多渠道纵深推进建筑节能宣贯工作;通过比对、实测、体验等方式,把建筑节能身边人、身边事、身边建筑更直观地进行宣传推广;加大对建筑节能相关标准的宣贯学习,加大对建筑节能先进工艺的宣传推介,努力营造建筑节能人人知晓、人人支持、人人参与的浓厚氛围。

请各市州住房城乡建设部门接此通知后,高度重视、积极落实,切实把建筑节能工作抓紧抓实抓到位。

 湖南省住房和城乡建设厅
2022年1月14日
来源:湖南省住建厅官网


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