利用粉煤灰制备新型低成本磷酸盐水泥.pdf

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1、文章编号：1007—046X(2010)05—0038—04赫麟利用粉煤灰制备新型低成本磷酸盐水泥PreparationofNewLOW．CostPhosphateCementwithFlyAsh汪宏涛(后勤工程学院化学与材料工程系，重庆401311)摘要：分析了由磷酸、粉煤灰制备的新型磷酸盐水泥的原材料、水化机理、性能特点和应用领域，探讨了该材料在研究及应用中急需解决的问题与以后研究方向。结果表明，由磷酸、粉煤灰制备的新型磷酸盐水泥具有水化迅速、粉煤灰掺入量大、成本低和环保节能等特点，在道路快速修补、泡沫陶瓷及GRC复合材料制品等方面有着广阔的应用前景，是一种很有发展前景和应用价

2、值的新型胶凝材料，急需加强对该材料水化机理、制备工艺、改性技术及应用开发的深入研究。关键词：磷酸盐水泥；粉煤灰；磷酸，修补材料中图分类号：TQ172．79文献标识码：A0前言为铝硅玻璃体，这些都能与磷酸反应并具有胶凝性质，且成本非常低。开展以粉煤灰、磷酸为原材料制备新型磷酸基于酸和碱之间的反应来制得磷酸盐胶凝材料的思路盐水泥的研究可以为来源广泛、成本低廉的新型磷酸盐水可以追溯到19世纪，酸碱水化反应的产物通常是盐及水泥材料的研究与开发提供依据；为高技术水平利用粉煤灰凝胶。磷酸盐水泥具有水化迅速、早期强度高和环境适应性广等特点，在机场、码头、道路、桥梁等工程的快速修等工业废渣寻找到一

3、条有效途径。补及有害物质固化等方面有着广阔的应用前景”“。1制备原材料与水化机理作为一种新型水泥材料，磷酸盐水泥受到国内外众多1．1原材料学者的关注与研究，并取得不少有价值的研究成果”。低成本磷酸盐水泥主要原材料是粉煤灰和磷酸。制备已有研究结果表明：磷酸盐水泥的强度发展远比硅酸盐水新型磷酸盐水泥用粉煤灰以低钙粉煤灰效果较好，并且要泥迅速，如磷酸镁水泥1h抗压强度可达20MPa以上，将粉煤灰进行机械磨细。原因主要在于”：①粉煤灰经1d抗压强度可达到60MPa以上，并且后期强度还在增过机械磨细后，玻璃体表面的保护层的阻碍作用被打破，长；磷酸一玻璃体水泥1d强度可达200MPa以上，D．

4、M．有利于活性较大的氧化物溶出。同时，粉磨能促使粉煤灰Roy等通过热水养护得到1～7d抗拉强度在35—41MPa的超颗粒原生晶格发生畸形、破坏，使反应活性增大。②机械高强磷酸盐胶凝材料。但是，根据国内外研究报道来看，磨细可使粉煤灰比表面积大幅度增大。粉煤灰比表面积增用于配制磷酸盐水泥的碱金属氧化物或铝硅玻璃体成分、大后，与磷酸的接触点和接触面积增加，反应速度加快，纯度要求都很高，通常还需进行烧结然后再进行粉磨，其反应时剧烈程度增加，短时间内放热量增大导致内部温度原材料来源受到较大限制，成本也非常高。另一方面，我国目前每年粉煤灰排放量已超过1亿t，主要用于水泥混升高，进一步加剧了反应

5、速度。凝土掺合料，但利用率只有40％左右，且利用水平不高。磷酸是制备低成本磷酸盐水泥的另一主要原材料，主粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废渣，主要成分有氧化硅要为反应提供磷酸根离子和氢离子。制备磷酸盐水泥的磷(SiO)、氧化铝(A10，)、氧化铁(Fe0，)、氧化钙酸浓度及掺入量要通过对水泥强度、凝结时间、成本等因(CaO)、氧化钠(Na：0)、氧化钾(K0)等，还有很素综合考虑而确定。同磷酸镁水泥一样，硼砂和硼酸也是多其它少量的碱金属氧化物，从矿物组成上看，80％左右新型磷酸盐水泥的有效缓凝剂。’基金项目：国家自然科学基金(50702076)重庆市科技攻关重点项目(CSTC，2007A

6、B7014)．后勤工程学院学术创新基金(YZ07—43301)~助38COALAsH5／20101．2水化机理(1)凝结速度快，凝结时问可控。由粉煤灰、磷酸粉煤灰和磷酸水溶液拌合后，会由于一系列的物理及制备的新型低成本磷酸盐水泥的凝结时间受粉煤灰比表面化学作用而逐渐凝结硬化并产生强度，这种物理及化学作积、配合比、缓凝剂等多种因素的影响。当采用磨细粉煤用的强弱主要取决于粉煤灰的化学成分、相组成和活性。灰及相应配合比时，新型磷酸盐水泥的凝结速度很快，且粉煤灰主要氧化物有氧化硅(SiO)、氧化铝(A1zO，)、初终凝的时间间隔很短，20％以上温度时一般在几分钟氧化铁(FeO，)，如果仅从

7、化学组成上看，常温状态下内就会迅速凝结硬化，其凝结时间可通过加入缓凝剂、调氧化硅(SiO)与氧化铝(A1O，)不与磷酸氢(H，PO)整粉煤灰细度及配合比等措施进行控制。发生反应，铁(Fe)的氧化物则取决于它的化合价，但从(2)早期强度高。由粉煤灰、磷酸制备的新型磷酸粉煤灰的矿物组成上看，粉煤灰是由于很多熔融的液体急盐水泥强度发展迅速，早期强度高，使用低钙粉煤灰的水剧冷却所形成的固体，大部分原子不能达到晶体所需的有泥1d抗压强度达到20MPa以上完全有可能，远远高于序程