蒸壓流化床粉煤灰混凝土砌塊養護優化設計

徐正坦， 翁仁貴

（福建工程學院 環境與設備工程系，福建 福州 350108）

0 引 言

南方某發電廠一期規模500t／d，裝備2臺250t／d循環流化床焚燒爐，每天產生的粉煤灰量為50t。粉煤灰是人工火山灰質混合材料，它們的主要化學成分有SiO2，Al2O3，Fe2O3等無機物質[1]。粉煤灰本身略有或沒有水硬膠凝性能，但當以粉狀及有水存在時，能在常溫，特別是在水熱處理（蒸汽養護）條件下，與氫氧化鈣或其它堿土金屬氫氧化物發生化學反應，生成具有水硬膠凝性能的化合物，質地堅硬，具有一定強度，有機質含量低、堅固性好，屬于具有高多孔率、與天然礦物質有相似成分、吸水性較高的輕質材料，同時滿足建筑材料的大多數工程特性要求。

循環流化床鍋爐是一種燃燒效率高、煤種適應性強、對熱負荷變化適應范圍大、污染物排放量較少，在燃燒中摻入了石灰石且易于在鍋爐燃燒過程中實現脫硫脫氮而達到環保要求的鍋爐爐型[2]。

隨著循環流化床（CFBC）鍋爐技術的推廣，其粉煤灰排放量大幅度增長，給環境帶來巨大壓力。蒸壓循環流化床粉煤灰混凝土砌塊的生產工藝主要是以循環流化床粉煤灰、砂子為集料、水泥為膠結料，經原材料制備、配料、混合攪拌、成型、蒸汽高壓養護而成為硅酸鹽建筑制品[3]。

1 實驗方法

1.1 原材料和儀器設備

1.1.1 循環流化床粉煤灰

循環流化床粉煤灰的化學組成見表1。

表1 CFB粉煤灰化學組成

XRD衍射圖如圖1所示。

圖1 循環流化床粉煤灰XRD圖

粒度分布表見2。

表2 循環流化床粉煤灰粒度分布表

1.1.2 其它原料及儀器設備

普通硅酸鹽水泥，代號P·O，強度等級32.5，永安市融盛水泥有限公司；

砂子，河砂，經過20目過篩；

Na2SiO3·9H2O，分析純，天津市福晨化學試劑三廠；

模具，100mm×100mm×100mm；

振篩機；

YZF－2A型壓蒸釜，無錫市麥拓建材檢測儀器有限公司；

NYL－300型壓力試驗機，無錫市建筑材料儀器機械廠。

1.2 蒸壓循環流化床粉煤灰混凝土砌塊組分確定

在研究循環流化床粉煤灰課題中，課題組人員對循環流化床粉煤灰混凝土砌塊進行了大量的實驗研究。本實驗所采用的蒸壓循環流化床粉煤灰混凝土砌塊組分為：循環流化床粉煤灰650g、水泥150g、砂子200g、激發劑Na2SiO3·9H2O 24g、水520g[4]。

1.3 坯體的制備

本研究采用蒸壓法制備蒸壓循環流化床粉煤灰混凝土砌塊，以“粉煤灰－砂子－水泥”體系的蒸壓循環流化床粉煤灰混凝土砌塊生產工藝流程為：經篩分的砂及粉煤灰；水泥和水分別經計量－混合攪拌－成型－蒸壓養護－成品[5]。

1.4 性能測試

采用GB／T2542－2003砌墻磚試驗方法中提供的方法測試樣品的抗壓強度。

2 研究方法

2.1 正交實驗設計

同一切反應一樣，CaO和SiO2之間的反應隨溫度升高而加速。此時，水化硅酸鹽新生產物增多，制品強度增高[6]。

根據本實驗的實際情況，選用三水平四因素的正交實驗L9（34）方案，因素水平表見表3。

表3 正交實驗因素和水平的設計

2.2 實驗結果

相應于表3，以蒸壓循環流化床粉煤灰混凝土砌塊的抗壓強度為考核指標，測試結果以及指標的極差分析見表4。

表4 正交試驗方案及試驗結果分析

2.3 極差分析

極差R是同一列3個水平的最大值與最小值之差，極差大的意味著該因素對測定指標的影響大，通常是主要影響因素；極差小，則意味著該因素的影響程度小，是次要影響因素。由表4正交試驗極差分析結果可以看出，在蒸壓養護制度中，影響CFB粉煤灰混凝土試塊抗壓強度的主要因素為升溫時間，其次是恒溫時間，即因素的主次順序為：升溫時間＞恒溫時間＞降溫時間＞恒溫壓力。可以確定最佳的蒸壓養護制度為：升溫時間3h、恒溫時間6h、恒溫壓力1MPa、降溫時間為1.5h。

3 結 語

綜上所述，通過正交實驗不僅可以找出蒸壓養護制度中4個因素影響CFB粉煤灰混凝土試塊強度的主要因素與次要因素，而且還可以確定最優的蒸壓養護制度。為實際生產循環流化床粉煤灰混凝土砌塊提供了科學的參考依據。

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