油页岩灰部分替代水泥在水泥胶砂中的应用研究

2019-02-18张云龙

四川水泥 2019年11期

范芮张云龙

（1.吉林建筑大学交通科学与工程学院，吉林长春 130000）

（2.长春建业集团股份有限公司，吉林长春 130000）

0 前言

油页岩是一种含油的有机矿物，既可炼油，又可燃烧发电，在能源日趋紧张的当今世界，人们越来越重视对这种宝贵资源的利用。我国油页岩资源丰富，开发也比较早。对于油页岩的开发和利用，我国辽宁抚顺、吉林桦甸和汪清等地都投入了大量的资金。可随着油页岩的不断开采，其在提油、燃烧发电、干馏后会产生大量的油页岩灰渣，目前这些油页岩灰渣没有更好的处理方法，大多都是就地的简单堆放，其灰渣中的有机物会污染当地周围的水源、土地及生物，并且吉大破坏了当地土壤的生产能力。随着油页岩资源的不断开发，油页岩灰渣对于环境影响的问题也日渐突出，极大限度的利用油页岩灰渣，采取措施有效减轻油页岩灰渣对环境造成的破坏，对于油页岩工业的可持续发展有着十分重大的意义。

1 国内外在该方向的研究现状及分析

1.1 国内油页岩废渣研究现状

季桂娟等研究利用油页岩渣和其它工业原料配制水泥熟料，在水泥熟料最佳锻烧温度为1350℃的条件下，石灰饱和系数为0.92、硅率为2.5、铝率为1.5，产品的组成与普通水泥相似。傅岳龙等研究油页岩废渣来代替胶凝材料中的部分水泥，对其胶砂试验的抗压强度进行分析，当油页岩废渣掺量在5～30%时，其强度可以提高一个标号，且强度随着掺量的增加先增大后减小，在掺量为15%时强度最高；油页岩渣在30%掺量时的28d 胶砂强度与硅酸盐水泥胶砂28d 抗压强度比为0.9，大于国标要求的0.65，符合国标要求。将其在工业建筑中进行推广，有非常广阔的前景。陈立军等研究认为油页岩渣与矿渣质量比为1.1～1.2(油页岩渣掺量为50%）时，胶凝材料的抗压强度为本组试验的最佳，并且在28d 强度随两者质量比的增高而逐渐升高。

1.2 国外油页岩废渣研究现状

Awni Y 等研究了油页岩废渣在烧制水泥熟料时能够满足标准条件的最大掺量，并讨论了油页岩废渣剩余能量在锻烧水泥时对于降低最高锻烧温度的作用，降低锻烧温度对于节约能源，保护环境具有积极意义。Mohammad 等研究了油页岩废渣作为胶凝材料来代替部分水泥在水泥混凝土中的应用，探讨了不同油页岩废渣在不同的掺量下对水泥混凝土强度的影响，实验证明，当以10%掺量加入混凝土中来代替部分水泥时，混凝土达到最大强度；当油页岩废渣掺量为30%时，混凝土的强度也没有明显的降低。2012 年Arina Koroljova 等人为了充分利用油页岩废渣，将其作为水泥掺和材料进行试验，试验结果表明将油页岩废渣掺和在水泥中可以一定程度上改变混合料的强度和稳定性，并且可以减少水泥用量。且油页岩废渣的掺量不同会导致油页岩废渣与水泥混合料的整体强度不同。

2 油页岩灰渣代替部分水泥对水泥胶砂的影响

本文对吉林桦甸地区油页岩废渣中的两种废料（1、黑色油页岩半焦；2、黄色油页岩灰渣）进行分析。按掺量10%、20%、30%代替水泥进行试验，对比不同灰渣试块的初终凝时间及胶砂强度

2.1 对初终凝时间的影响

通过试验测得在纯水泥浆标准稠度用水量条件下，不同油页岩灰渣以不同比例代替水泥的初终凝时间。对于油页岩半焦而言，在掺量在30%以下，对于初凝时间影响并不是很明显，终凝时间略有缩短；对于电厂灰而言，对于初终凝时间影响相对较大，随着掺量逐渐升高，终凝时间会大幅提高，在掺量为30%时尤为显着。

2.2 抗折强度

通过试验计算得出不同油页岩灰以不同比例代替水泥在不同龄期的抗折强度，可知：对于黑色油页岩半焦来说，3d 抗折强度随油页岩的比例越高，其强度降低越明显。28d 强度变化幅度不明显，表明油页岩半焦对于水泥胶砂早期抗折强度影响较大，对于后期强度影响较小；对于黄色电厂灰来说，3d 抗折强度有所降低，但降低的幅度不明显，28d 抗折强度，在掺量在20%时，其抗折强度有明显的提高，表明：黄色电厂灰油页岩灰渣对于抗折强度的早期影响并不显着，但对于后期的强度会有明显的提升效果。但掺量在30%时其抗折强度又会下降，说明虽然电厂灰油页岩灰渣对于改变抗折强度效果明显，但掺量过大时依旧会降低其抗折强度。