等流化床燃煤固硫灰渣的特性

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循环流化床灰渣再利用的探讨

循环流化床灰渣再利用的探讨摘要：循环流化床灰渣是采用循环流化床燃烧燃烧后的残余物，其具有自硬性、高膨胀性与吸水性等特性。

研究人员对其性质进行了研究，并提出了一些应用途径，如：水泥混合材料、矿物掺合料、膨胀剂等。

关键词：循环流化床；除灰渣设计；研究引言循环流化床燃烧（ＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇＦｌｕｉｄｉｚｅｄＢｅｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，缩写ＣＦＢＣ）技术是近年来在国际上发展起来的新一代高效低污染燃烧技术，由于其高效的脱硫效率已成为当今燃煤锅炉的主流。

ＣＦＢＣ锅炉可燃用煤泥、煤矸石和炉渣等劣质燃料，并通过炉内喷钙脱硫技术减少燃烧产生的二氧化硫等污染物的排放，是一种新型锅炉节能环保型锅炉，目前在国内得到大力推广应用。

然而，CFB锅炉的炉内脱硫技术需要加入大量的脱硫剂（一般是石灰石粉），在减少大气污染排放的同时，产生了大量残余物，即：脱硫灰渣（也称固硫灰渣），其中从烟道收集得到的是脱硫灰，从炉底排出的是脱硫渣。

研究表明，ＣＦＢＣ锅炉产生的脱硫灰渣比普通煤粉锅炉多３０％～４０％。

1流化床灰渣及其物性循环流化床燃煤灰渣（以下简称“流化床灰渣”）是指煤粉与固硫剂（一般为石灰石）按一定比例混合后在流化床锅炉内经850~900℃燃烧固硫后排出的固体废弃物。

为使固硫效率在90%以上，Ca/S摩尔比一般在2~2.5之间，因此固硫灰渣中含有较多的无水CaSO4和f-CaO。

流化床灰渣特性不同于粉煤灰，遇水或在潮湿空气能够硬化。

由于燃烧温度较低，流化床灰渣中玻璃体和活性SiO2，Al2O3含量较少。

流化床灰渣颗粒较粗、球形度较低，孔隙率较高，且CaO和硫酸盐含量较高，导致流化床灰渣需水量较大、与水接触后放热膨胀。

上述原因使流化床灰渣大量堆积而不能像粉煤灰一样大量应用于建筑材料领域。

控制性低强度材料（CLSM）主要是用于工程回填或灌浆的低强度工程材料，主要由粗细集料、水泥、粉煤灰、水及其他废渣组成，其具有密度低、流动性好、自密实等特点。

循环流化床固硫灰的特性及应用途径

循环流化床固硫灰的特性及应用途径流化床燃煤固硫灰渣的特性：流化床燃煤固硫灰渣是指含硫煤与固硫剂以一定比例混合后，在流化床锅炉内经850 ～ 900 ℃燃烧固硫后排出的固体废弃物，包括从烟道经过滤器收集的粉状固硫灰，从炉底排出的块状固硫渣。

固硫灰：是电厂循环流化床锅炉中含硫煤与石灰石等固硫剂在900℃左右燃烧固硫副产物。

随着循环流化床燃烧技术迅速发展,固硫灰产量急剧攀升,目前年产生量约8000万吨,主要以堆放为主,资源化迫在眉睫。

水泥工业发展对混合材需求量越来越大,固硫灰作水泥混合材是其应用重要方面,资料匮乏。

研究表明,与粉煤灰相比,固硫灰高硫高钙高烧失量,颗粒疏松无定形,其中的SO3以硬石膏Ⅱ-CaSO_4形式存在,与天然硬石膏具有相同的结构。

循环流化床燃煤固硫灰渣的量越来越大，其利用的迫切性增加，加强对固硫灰渣特性的研究和认知，建立或完善其特性表征评价体系、相关参数测试方法是重要的基础工作。

在总结流化床燃煤灰渣的化学组成、矿物组成、物理特性以及其成因和影响因素的基础上，探讨了其特性表征评价体系和相关参数测试方法，并讨论了这些测试方法与现行标准的适应性与原因。

依据固硫灰渣的特性，提出了更适合其火山灰活性测定的“改进水泥熟料28 d抗压强度比法”，并改善了测试固硫灰渣f-CaO 含量、需水量比和SO3含量的测试方法。

燃煤灰渣是水泥混凝土重要的辅助性胶凝材料，煤粉锅炉灰渣利用率达到70%，而固硫灰渣的利用不足10%。

流化床固硫灰渣与粉煤灰由于产生的环境不同与固硫剂的加入，其物理化学性质等方面存在较大差异，这些差异导致适用于粉煤灰相关参数与性能测试的标准并不适用于固硫灰渣。

因此加强对固硫灰渣特性的研究和认知，完善相关参数的测试、表征手段，将有助于提高其综合利用率。

流化床燃烧中煤含灰量对灰渣形成特性的影响

流化床燃烧中煤含灰量对灰渣形成特性的影响王勤辉;徐志;刘彦鹏;骆仲泱;倪明江【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2012(046)005【摘要】为了研究煤颗粒灰质量分数对煤在流化床燃烧过程中灰渣形成特性的影响,在一台小型流化床反应炉上进行煤的灰质量分数对灰渣形成特性的实验.按煤颗粒的灰质量分数,把义马烟煤分为6个颗粒组,并选用各颗粒组的3个粒径范围的煤颗粒进行燃烧实验,研究煤颗粒的灰质量分数对底渣质量分数、底渣与飞灰中的碳量质量分数和粒径分布的影响.结果表明,随着煤颗粒灰质量分数的增加,燃烧形成的底渣质量分数增加,而煤颗粒的燃尽率和飞灰中的碳质量分数都降低.在粒径和燃烧时间相同的条件下,随着颗粒灰质量分数的增加,底渣中留在本粒径档的颗粒质量分数明显增加,而细颗粒的质量分数明显减少.而颗粒灰质量分数对飞灰的粒径分布没有明显的影响.【总页数】7页(P941-947)【作者】王勤辉;徐志;刘彦鹏;骆仲泱;倪明江【作者单位】浙江大学热能工程研究所,能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学热能工程研究所,能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学热能工程研究所,能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学热能工程研究所,能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027;浙江大学热能工程研究所,能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TQ534【相关文献】1.石煤含钒灰渣精选流化床燃烧锅炉 [J], 康齐福;王新华2.流化床中煤掺混垃圾燃烧时受热面积灰的研究 [J], 张军;范志林;徐益谦3.循环流化床锅炉飞灰量的变化及飞灰再循环燃烧 [J], 燕桂章4.流化床锅炉燃烧中煤颗粒粒径对灰渣形成特性影响试验研究 [J], 王勤辉;徐志;刘彦鹏;骆仲泱;倪明江5.高温富氧燃烧过程中煤灰特征元素对煤粉成灰特性的影响 [J], 刘庄;吴晓峰;范卫东;张翔;刘煜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

流化床煤气化细粉灰高温燃烧与熔融特性

流化床煤气化技术具有高燃烧效率、低污染排放等优势，适合大规模应用。
高温燃烧与熔融技术是处理细粉灰的有效方法之一，具有显著的优势和应用前景。
研究内容与方法
研究内容
本文旨在探讨流化床煤气化细粉灰高温燃烧与熔融特性的影响因素及作用机制。
研究方法
采用实验研究与数值模拟相结合的方法，对不同因素下细粉灰的高温燃烧与熔融过程进行深入研究。
• 灰渣处理和利用的研究不足：目前对流化床煤气化细粉灰处理和利用的研究仍不足，需要加强对其资源化利用和无害化处理的研究。
• 未来研究方向：未来可以进一步研究细粉灰在流化床煤气化过程中的反应机制和动力学特性，探索提高煤转化率和气化效率的新途径。同时，开展细粉灰资源化利用的研究，为流化床煤气化的可持续发展提供支持。
细粉灰在流化床煤气化过程中的作用
细粉灰在流化床煤气化过程中具有重要的作用，能够促进煤的裂解和气化反应，提高煤的转化率和气化效率。
研究不足与展望
• 实验条件与实际工况的差异：目前的实验研究条件与实际工业运行条件仍存在差异，因此在实际运行中细粉灰的高温燃烧与熔融特性可能有所不同。
• 缺乏系统性的研究：目前对流化床煤气化细粉灰高温燃烧与熔融特性的研究还不够系统，需要进一步深入探讨其作用机制和影响因素。
颗粒大小
颗粒大小对细粉灰的燃烧也有影响，一般来说，颗粒越小，比表面积越大，燃烧速率和燃烧效率越高。
04
细粉灰熔融特性
细粉灰熔融特性与机理
01
02
03
熔融过程
细粉灰在高温下发生物理变化和化学反应，导致其熔点降低的颗粒大小和形状会影响其熔点，颗粒越小，形状越不规则，熔点越低。
细粉灰的形成与性质

流化床燃煤固硫灰渣水硬性机理研究

第３期
宋远明等：流化床燃煤固硫灰渣水硬性机理研究
表现，其水硬性组分化学活性与硅酸盐水泥熟料较为相似，因此本文采用这一方法测定其含量。
取５ｍ水加人到１ｍ烧杯中，０Ｌ０５Ｌ在搅拌下加人约０５灰渣试样，．９搅拌ｓｉ，ｍ使试样完全分散，ｎ然后在搅拌下，２ｍ（土 ℃ ４ｍＦ盐酸溶液，加人０Ｌｒ２ｏ）ｏＬ继续搅拌２ｍ。随即用定量滤纸过滤，５ｉｎ将滤液定容到５ｍ容量瓶中，２ＯＬ即为含有硅和铝组分的待测溶液。然后分别用氟硅酸钾容量法和ＥＴＤＡ配位滴定法测定待测液中的硅和铝百分含量，并分别以５，１２，１和ＡＯ形式表示。０
２实验
２１原材料．
实验用燃煤灰渣的化学组成见表１。其中Ａ一Ｅ为固硫灰渣，一为流化床锅炉未加人脱硫剂的产物，ＦＧＨ为粉煤灰；，ＢＧ为炉底渣，其它均为飞灰。
飞
２－２
１２－
表１实验用姗煤灰渣的化学成分
ＦＣｄｓ汕ｕｚｏｓｅａｅｉａ．Ｂｅｌｒａｎａｓａｅｇｕｉｔｉｈｔｒｒｅｌ
Ｋｙｒ：ｉｚｂｄｏｂｓｎ邓Ｃｄｓｐｕｚｉａｓｈｄｕｃ哪ｅ；ｅａｉｅｗｄｆｄｅｅｃｍｕｉ；ｏｓｌｉｄｕｔｏｅｌｒａｏｓ；ｒｌｐｒｍｃｎｓｕｈｉｔｎｈｙａｉｅｙｔｈｍ
２ＢａｄＧａｂｄａｈｓａｄｔｒｔ厉韶ｅ．．ｎｅｒｅｓｅ，ｈｅａｎｅｓｒｅｈｓ
固硫灰渣与未固硫灰渣、粉煤灰化学成分的差异主要体现在：固硫灰渣中总Ｃｏ游离ＣＯ和５，ａ，ａ０含量

流化床燃煤固硫灰渣膨胀控制因素研究

流化床燃煤固硫灰渣膨胀控制因素研究论文流化床燃煤固硫灰渣的膨胀控制：一个因素研究摘要本文研究了流化床燃煤固硫灰渣的膨胀控制因素，该因素主要包括温度、压力、颗粒大小、物料性质和组成等。

通过实验和数据分析，发现当温度和压力高于一定程度时，颗粒会发生膨胀或者膨胀变得更不明显；物料的组成也会对膨胀的影响有所不同，受不同的组成所影响的膨胀程度也会有所不同。

本文的研究结果可以提供以流化床燃煤固硫灰渣为特点的系统膨胀控制方法。

关键词：流化床燃煤；固硫灰渣；膨胀控制1 引言由于消耗能源和环境污染问题的日益严重，技术和工艺正在向节能减排方向发展，火力发电行业也是如此。

火力发电中，蒸汽发电机组存在着较高的效率，但也存在着高的污染和能耗问题，因此，热效率更高的流化床燃煤发电也开始被研究并应用到实践中。

流化床燃煤的发电产生的固硫灰渣是一种复杂的熔体，其具有较高的温度和压力，并且可能会发生膨胀现象。

因此，对于流化床燃煤固硫灰渣膨胀控制这一问题极其重要，因为如果不及时避免熔渣的膨胀，将会带来巨大的损失，同时也可能对经济造成严重影响。

2 影响熔渣膨胀的因素研究熔渣膨胀受多种因素影响，其中包括温度、压力、物料性质和组成、颗粒大小等。

（1）温度。

实验显示，随着温度的升高，熔渣的膨胀性也会显著增大，一旦温度超过一定阈值，熔渣会发生不可逆转的膨胀，从而导致损失巨大。

（2）压力。

当压力较高时，熔渣的体积也会增加，从而使膨胀变得更加明显。

在此外，当压力超过一定程度时，熔渣的膨胀性会变得更加明显。

（3）物料组成和性质。

由于不同的物料组成和性质对熔渣的膨胀性也有不同的影响，例如，碳酸钙、钙石膏等物质具有很强的抗膨胀性，而钛酸钙则具有较弱的抗膨胀性，因此，熔渣的组成也影响熔渣的膨胀程度。

（4）颗粒大小。

颗粒大小也会影响熔渣的膨胀，细小的颗粒易于聚集，从而形成大面积的接触面，熔渣的膨胀性相对较大；而大颗粒则又能减少熔渣的膨胀，从而使膨胀变得更加不明显。

流化床燃煤固硫灰渣水硬性机理的研究

函数值的影响很小，因此可以忽略流化床内压力影响。固硫灰渣可能存在具有水硬性矿物组分的生成
条件值ΔGTθ可按下式计算，所用热力学数据参见文献[7]，表 3 是有关计算结果。
∆G θ = ∆H θ + ∆aT − ∆aTLnT − 1 ∆bT 2 − 1 ∆cT −1 − ∆S θT
(3)
T
2
2
∆Hθ = ∆H θ − ∆a ⋅ 298 − 1 ∆b(298)2 + ∆c(298)−1
T/K C3S
-ΔGTθ/(KJ/mol)
C2S
C4AF
C3A
CA
C12A7
973
110.67
119.06
59.72
32.37
35.33
226.62
1123
113.60
121.19
58.88
36.61
37.86
256.15
1273
116.57
123.22
56.66
40.76
40.30
286.25
从表 3 可以看出，在固硫灰渣的生成温度范围 700℃—1000℃内，C3S、C2S、C4AF 、C3A、CA、 C12A7等矿物ΔGTθ均远远小于 0，满足生成的热力学条件，如果动力学条件也能得到满足，以上矿物
中规定的方法，但不再掺入二水石膏。具体测试方法如下：
1) 取适量燃煤固硫灰渣，在 105～110℃温度下烘干至含水量小于 1%，然后将固硫渣磨细至 80
μm 方孔筛筛余小于 10%的灰样。
2) 取 300g 满足上述细度要求的固硫灰渣，按 GB1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、
安定性检验方法》确定标准稠度用水量，然后制备成净浆试饼。试饼在温度 20±3℃、相对湿度大于

cfb灰渣总结汇报材料

cfb灰渣总结汇报材料【CFB灰渣总结汇报材料】一、引言CFB（循环流化床）灰渣是一种由燃煤过程中产生的废弃物，它具有一定的资源利用价值。

近年来，随着对环境保护的要求不断升级，对CFB灰渣的处置与利用问题亦日益受到关注。

为了更好地了解与探索CFB灰渣的综合利用途径，本文将对CFB灰渣的特点、利用价值及相关技术进行总结和汇报。

二、CFB灰渣的特点1. 多元成分：CFB灰渣中包含了多种物质，如氧化铁、氧化镁、氧化铝等。

2. 高温：CFB灰渣产生时燃烧温度较高，导致灰渣具有一定的活性。

3. 大量产生：由于我国的煤炭消费量巨大，因此CFB灰渣也产生量很大。

三、CFB灰渣的利用价值1. 水泥生产：CFB灰渣中的氧化铝和氧化镁可作为水泥生产中的添加剂，提高水泥产品的性能。

2. 建筑材料：CFB灰渣可以与其他材料混合使用，制备出具有一定强度和耐久性的建筑材料。

3. 土壤改良剂：CFB灰渣富含多种营养元素和微量元素，可作为土壤改良剂，提高土壤肥力。

四、CFB灰渣的利用技术1. 磁选技术：利用磁选设备将CFB灰渣中的金属磁性物质分离出来，用于再利用或者进行资源回收。

2. 碳化技术：通过将CFB灰渣碳化，得到炭质产物，可用于提取金属元素或者制备电极材料。

3. 碱法提取技术：采用饱和碱溶液处理CFB灰渣，可使金属元素固化成无害的化合物。

五、CFB灰渣处理的挑战与展望1. 多元成分难以高效分离：由于CFB灰渣中的物质组成复杂，目前尚缺乏高效分离技术。

2. 合理利用机制有待建立：当前我国对CFB灰渣的利用尚处于初级阶段，需要进一步完善相关政策和技术体系。

3. 环境影响需关注：在利用CFB灰渣的过程中，需注意环境污染和安全隐患问题。

六、结论CFB灰渣作为一种资源废物，具有一定的利用价值和潜力。

目前虽然还存在一些挑战，但通过持续研究与创新，相信可以找到更多高效利用CFB灰渣的途径，实现资源化、循环化的目标。

同时，CFB灰渣的合理利用也有助于保护环境和提升工业生产的可持续性。

流化床脱硫灰渣的特性与综合利用研究

的中小流化床锅炉已达１００台左右，４０ＭＷ的六００
流化床锅炉也在研制。以燃烧劣质煤以及高脱硫效率可是循环流化床技术的强点，然而，有利就有弊，大量脱
硫灰渣的处理和利用也确实是这一技术带来的难题，通常每燃烧１煤要加入１～１的石灰石进行脱硫，ｔ，３／２ｔ因此流化床锅炉产生的灰渣比普通煤粉炉多３％～０４％ｆ。循环流化床脱硫灰渣与普通煤粉炉灰渣有很多０３１
善和社会进步都有重要意义。
２脱后产生的灰渣与不脱硫的灰渣相比，所含物质成分与特性均不相同。首先，因为当前
各种脱硫技术大多都使用钙基脱硫剂，用石灰石在炉如
不同之处，以至很难用常规的灰渣利用方式对其进行处
理，是研究循环流化床脱硫灰渣的处理和利用便成了于新的课题。我国由于脱硫技术推广慢，而现有的循环流化床锅炉大多在实际运行中也并不进行脱硫，以脱硫所
ＫｅｒｓＣＦＢ；ｈｓｆｏｄｅｕｆｒｚｔｎａｈｃｍｐｒｈｎｉｅｕｉｚｔｎｙｗｏｄ：ｓａｅｒｍｓｌｉａｉ；ｏｕｏｓｅｅｓｖｔｉａｉｌｏ
废气、废水、废渣称为工业 “ 三废 ” 。废渣，即固体废弃物，是环境的重要负担之一，而电厂是生产废渣的主要行业。煤电厂生产的大量灰渣不仅占用大片土燃地，还通过水、空气、土壤等媒介严重污染环境，进而破坏生态平衡，损害人类健康。目前，我国燃煤电厂仅

《用于水泥中的循环流化床锅炉灰渣》

循环流化床锅炉灰渣是指在循环流化床锅炉中产生的废渣，主要包括床渣和飞灰两部分。

循环流化床锅炉是一种高效、节能、环保的燃煤锅炉，其废渣具有一定的资源化利用价值，特别适合在水泥生产过程中进行综合利用。

一、废渣的主要成分循环流化床锅炉的废渣主要由煤灰组成，包括无烟灰、灰渣和烟道渣等。

这些废渣的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3等，同时还含有少量的CaO、MgO、K2O等金属氧化物。

这些成分使得循环流化床锅炉废渣具有优良的水泥原料特性，适合用于水泥生产。

二、废渣的资源化利用1. 用于水泥中：循环流化床锅炉灰渣可直接加入水泥熟料中，用于水泥生产。

其主要成分SiO2、Al2O3和Fe2O3能够在水泥熟料烧成过程中起到矿化作用，促进水泥的早期和后期强度发展。

2. 用于混凝土中：循环流化床锅炉灰渣还可作为混凝土掺合料使用，可以改善混凝土的抗渗性和耐久性，提高混凝土的力学性能，降低混凝土的成本。

3. 用于砖块生产：循环流化床锅炉灰渣还可用于砖块、砌块的生产中，通过添加适量的灰渣，可降低成本，改善耐火性和抗压性。

4. 其他用途：循环流化床锅炉灰渣还可以用于公路、填埋场、矿山复垦等工程中，起到填充和稳定土壤的作用。

三、循环流化床锅炉灰渣的处理技术循环流化床锅炉灰渣在进行资源化利用之前，需要经过一定的处理技术。

主要包括干燥、磨碎、粒度分级等工艺，以保证灰渣的质量和稳定性。

还需要考虑灰渣的直接利用和综合利用，通过技术手段实现灰渣的减量化、无害化处理。

四、我的观点和理解对于循环流化床锅炉灰渣的综合利用，我认为应该注重技术创新和工艺改进，提高废渣的利用率和附加值；同时应加强政策支持和市场导向，鼓励企业加大灰渣资源化利用力度，实现经济效益和社会效益的双赢。

循环流化床锅炉灰渣具有较高的资源化利用价值，在水泥、混凝土、砖块等行业具有广泛应用前景。

通过技术改进和政策支持，循环流化床锅炉灰渣的综合利用将为环境保护和资源节约做出重要贡献。

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收稿日期：2009–06–04。修改稿收到日期：2009–06–26。
用复合胶凝材料体系的化学结合水量来直接表征其中所含水泥的水化反应程度不再适用。文献[3–4]通过测定复合胶凝材料的总化学结合水量，并将其转换为单位质量水泥对应的化学结合水量，转换公式如下： wne (1) wne,C 1 f FA 其中： wne 为单位质量胶凝材料对应的化学结合水量
复合胶凝材料中，用水泥水化程度随水化龄期的变化反映胶凝材料水化反应机理，一直是水泥化学研究的重点问题。化学结合水量法作为表征和研究纯水泥体系水化程度的传统方法，由于其简易快捷而得到广泛的应用。[1–2] 对于掺有粉煤灰的复合胶凝材料，由于体系中同时存在硅酸盐水泥的水化反应和粉煤灰的火山灰反应，难以通过实验将这 2 种反应对化学结合水量的贡献准确分离开来，因此
(2) (3) (4) (5)
其中：C2S 为硅酸二钙；C3S 为硅酸三钙；H 为水 (H2O)； C3A 为铝酸三钙； C4AF 为铁铝酸四钙； CSH 2 为硫酸钙(石膏)；C3S2H3， C4 ASH12 ， C8 AFS2 H 24 代表熟料各相的水化产物。由于参与反应的 CSH 2与C3 A 的摩尔比小于 1，因此当体系中石膏被完全反应后还会发生如下 2 个反应： C3A CH 12H C4 AH13 C4 AF 4CH 22H C8 AFH 26 (6) (7)
1 理论分析
一般情况下，硅酸盐水泥的水化反应可以用式 (2)～式(5)表示：[10] C2S 2H 0.5C3S2 H 3 0.5CH C3S 3H 0.5C3S2 H 3 1.5CH
C3A CSH 2 10H C4 ASH12 C4 AF 2CH 2CSH 2 18H C8 AFS2 H 24
(12)
其中：f SiO2 ,F 和 f Al2O3 ,F 分别为粉煤灰中 SiO2 和 Al2O3 的质量分数(%)； f FA 为粉煤灰在复合胶凝材料中的
第 37 卷第 10 期
李
响等：基于 Ca(OH)2 含量的复合胶凝材料中水泥水化程度的评定方法
· 1599 ·
质量分数(%)； F 为粉煤灰反应程度。最后即可定义出复合胶凝材料中水泥的水化反应程度 C 。
其中：C4AH13，C8AH26 为反应产物。当水泥熟料完全水化时，水化产物中 Ca(OH)2 含量可以为： nCH, 0.5nC2S 1.5nC3S nC3A 6nC4AF (8) 其中： nCH, ， nC2S ， nC3S ， nC3A ， nC4 AF 分别为 CH， C2S， C3S， C3A， C4AF 的摩尔数。nC2S ，nC3S ，nC3A ， nC4 AF 可以通过 Bogue 公式对硅酸盐水泥化学组成数据进行计算得出。水泥– 粉煤灰复合胶凝材料浆体中粉煤灰与水泥熟料矿物水化物之间的二次水化反应可用方程式表示为：[11–12] 1.1CH S 2.8H C1.1SH 3.9 A 4CH 9H C4 AH13
ASSESSMENT METHOD OF HYDRATION DEGREE OF CEMENT IN COMPLEX BINDER BASED ON THE CALCIUM HYDROXIDE CONTENT
LI Xiang，YAN Peiyu，Aruhan (Key Laboratory of Structural Engineering and Vibration, Education Ministry, Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: The hydration degree of fly ash and the content of Ca(OH)2 were measured. Combined with the equilibrium calculation of cement hydration, a method of assessing the hydration degree of cement in complex binders based on the content of Ca(OH)2 was developed. The results show that as the content of fly ash increases, the hydration degree of fly ash and the content of Ca(OH)2 decrease gradually, at the same time, the hydration degree of cement increases. The hydration degree of cement in complex binders containing a high content of fly ash (more than 35%) at 90 d is as high as 80%, some of which is even nearly completely hydrated. The effect of water-cement ratio to the hydration degree of cement in complex binders is far less distinct than that of the content of fly ash. Compared with the method based on the equivalent content of non-evaporable water, the method based on the content of Ca(OH)2 can be used to characterize the hydration degree of cement in complex binders more accurately and intuitively. Key words: hydration degree; cement; fly ash; calcium hydroxide; non-evaporable water
通讯作者：阎培渝(1955—)，男，博士，教授。
基金项目：国家重点基础研究发展计划(2009CB623106–1)；国家自然科学基金(50878118)资助项目。第一作者：李响(1983—)，男，博士研究生。
Received date: 2009–06–04.
Approved date: 2009–06–26.
A CSH 2 3CH 7H C4 ASH12
(9) (10) (11)
C4AH13，其中： A 为氧化铝； S 为氧化硅； C1.1SH3.9， C4 ASH12 为火山灰反应的水化产物。因此粉煤灰的火山灰反应对于体系 Ca(OH)2 含量的消耗 wCH,FA 计算如下：
wCH,FA (1.36 fSiO2 ,F 2.54 f Al2O3 ,F ) f FA F
C
wCH,FA wCH,UN wCH, (1 f FA )
First author: LI Xiang (1983–), male, postgraduate student for doctor degree. E-mail: l-x07@
第 37 卷第 10 期
李
响等：基于 Ca(OH)2 含量的复合胶凝材料中水泥水化程度的评定方法
· 1598 ·
Correspondent author: YAN Peiyu (1955–), male, Ph.D., professor. E-mail: yanpy@
比较。
(%)； wne,C 为单位质量水泥对应的化学结合水量(%)； fFA 为粉煤灰的掺量(%)。如果可以测定水泥完全水化时复合胶凝材料的化学结合水量 wne, ，即可求出其中水泥的水化程度。通常称这种依靠转换化学结合水量来相对比较水化程度高低的方法为等效化学结合水量法。但是由于式(1)并未考虑粉煤灰的火山灰反应对复合胶凝材料的化学结合水量的贡献，而确定出复合胶凝材料中水泥完全水化状态又相当困难，致使得出的 wne,C 和 wne, 值仅是一个粗略值，因此这种等效化学结合水量法并不能准确地评定出体系中水泥水化程度值。目前，很多学者通过实验测试并借助数学计算对复合胶凝材料中水泥水化程度的测定与表征进行研究。Lam 等[5]和张云升等[6]通过测试不同水胶比的复合胶凝材料的化学结合水量和粉煤灰的反应程度，借助回归分析建立了水泥–粉煤灰浆体中水泥反应程度与有效水胶比的定量关系，相关系数超过 95%。Wang 等[7]通过测试水泥–粉煤灰浆体孔隙率和氢氧化钙(CH)含量，计算出浆体中水泥熟料和粉煤灰各自的反应程度，并认为体系和粉煤灰的反应程度随粉煤灰掺量的增加而降低，而水泥的反应程度反而增大。 Wang 等[8]通过对水泥颗粒水化模型的建立，模拟出含有低钙粉煤灰的混合水泥中各熟料矿物反应程度的变化曲线，同时借助试验手段对特定龄期的水泥各矿物含量进行测定，发现实测值能很好地满足理论模型的曲线。上述研究方法由于在建立模型或理论分析时引入了诸多假设，再加上实验测试自身的误差，从而导致由回归、拟合等数学计算得出的复合胶凝材料中水泥水化程度值精确度不高，因此就限制了这一关键参数在胶凝材料水化理论研究中的应用。在复合胶凝材料水化过程中，CH 是连接硅酸盐水泥水化反应和粉煤灰的火山灰反应的纽带。文献[9]曾利用对 CH 含量的解耦分析，半定量计算出水化产物中硅酸钙(C–S–H)凝胶含量，这为利用解耦法进行复合胶凝材料中水泥水化程度的评定提供了思路。首先对复合胶凝材料的水化过程以及水化反应的平衡计算进行理论分析，再借助盐酸选择溶解法和热重法分别测定体系中粉煤灰的反应程度和 CH 含量，定量计算出复合胶凝材料中水泥的反应程度，并探讨粉煤灰掺量、水胶比、龄期等参数对于复合胶凝材料中水泥反应程度的影响规律，最后与等效化学结合水量法所得结果进行