论文总字数：17250字

摘 要

炉底渣是经电厂、供热系统的锅炉燃烧后，从下部排出的颗粒级配较大的煤渣，多为碎石多孔结构，包含矿物相、未燃尽的煤炭颗粒和玻璃体等物相。由于活性低，所以炉底渣的应用很少，并且将炉底渣进行灰场堆埋处理会造成环境污染。而炉底渣相对于粉煤灰颗粒粗大，密度较普通石英砂低，可以降低砂浆的密度，非常适合作为轻质集料代替石英砂用于砂浆的生产。并且炉底渣的价格相对于石英砂的价格要低很多，其大量使用也可以大幅度降低砂浆的成本。

本课题研究炉底渣作为集料在砂浆应用过程中对砂浆施工性能和应用性能等的影响，研究合理的处理工艺，实现炉底渣在砂浆中的综合利用，可以大量减少河砂的用量，并且降低砂浆成本，实现废弃物资源的综合利用。

关键词：炉底渣 砂浆 稠度 收缩率

Properties of mortars with fumace bottom slag as aggregate

Abstract

Fumace bottom slag is particle size distribution larger cinder discharged from bottom of the boiler plant and heating system. Fumace bottom slag is gravel porous structure with mineral phase,unburned coal particles and vitreous.Because the active of fumace bottom slag is very low and rarely used, it caused a lot of environmental pollution. But fumace bottom slag has coarser particles than fly ash, lower density than ordinary quartz sand. Fumace bottom slag is very suitable to produce mortar as fine aggregate replacement of quartz sand. It can reduce the density of mortar and improve the insulation performance of mortar.And the price of the fumace bottom slag is much lower than quartz sand,so it can reduce the cost of mortar.

This study research the working perfomance and reasonable treatment process of mortar containing fumace bottom slag as aggregate replacement of quartz sand. So we promote comprehensive utilization of fumace bottom slag and reduce the amount of quartz sand and reduce the costs of mortar and achieve comprehensive utilization of waste resources.

Keywords: Fumace bottom slag; Mortar; Consistency; Shrinkage rate

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外的研究状况 2

1.3炉底渣简述 3

1.4砂浆的组成 4

1.5研究内容及方案 5

1.5.1研究内容 5

1.5.2研究方案 5

第二章 试验原料与试验方法 6

2.1试验原料 6

2.1.1水泥 6

2.1.2集料 6

2.1.3掺合料 6

2.1.4外加剂 6

2.1.5水 6

2.2试验方法 6

2.2.1试样的制备 6

2.2.2稠度试验 6

2.2.3抗折强度、抗压强度试验 7

2.2.4拉伸粘结强度试验 7

2.2.5收缩试验 7

2.3试件养护 8

第三章 试验数据及对比分析 9

3.1配合比的确定 9

3.2砂浆流动性 9

3.2.1搅拌时间对砂浆稠度的影响 10

3.3抗折强度 11

3.4抗压强度 11

3.5粘结强度 12

3.6收缩率 16

3.7岩相分析 16

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2展望 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 绪论

1.1研究背景

随着现代社会的发展，人们不断地从农村地区转移到城市地区，所以城区增加了许多高层建筑。在我国，基础设施等领域的发展很迅速。作为细骨料，河砂是生产混凝土的主要原料。由于天然河砂的减少和对自然环境的保护，各地都禁止挖掘河砂，进一步加重了河砂的可用性问题。目前,建筑行业稀缺混凝土的重要组成材料。因此,在目前河砂很少的情况下，为保证基础设施的建设，发现其它材料能够替代河砂成了至关重要的事情。

炉底渣一般为碎石多孔结构，主要成分是SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃。由于炉底渣的日产量非常大，目前的处理方式主要是将炉底渣堆埋在土地上，所以不合理的处理方式不仅会浪费资源，还会造成环境污染。目前，由于国内市场对河砂和粉煤灰以及其它混凝土材料的大量需求，处于供不应求的状态。如果能将炉底渣作为集料部分代替河砂，不仅能够解决土地占用和环境问题，还可以降低混凝土成本。

砂浆是大需求的建筑材料，被广泛用于砌筑、抹灰、地面找平及墙地面砖铺设等工程，其对砂子等集料的需求量很大。炉底渣相对于粉煤灰颗粒粗大，密度较普通石英砂低，也非常适合作为轻质集料代替石英砂用于砂浆的生产。炉底渣的价格相对于石英砂的价格要低很多，其大量使用也可以大幅度降低砂浆的成本。炉底渣在砂浆中的应用的一个重要不利因素就是其吸收量很大，稠度损失很大，严重影响其在砂浆特别是湿拌砂浆中的应用。

本实验测试了以炉底渣作为集料的砂浆各种工作性能，主要是标准稠度、2小时后稠度损失率、抗压强度、抗折强度、拉伸粘结强度以及收缩率等。

1.2 国内外的研究状况

查阅国外文献：Singh al.[1]研究表明，尽管炉底渣的火山灰特性很低，但它适用于砂浆，炉底渣作为掺合料用于砂浆是可行的材料。Kim al.[2]研究表明：用炉底渣代替河砂的砂浆抗压强度没有较大影响。Ghafoori al.[3]指出：在早期，掺炉底渣砂浆的平均抗压强度比标准砂浆低。随着时间增加，掺炉底渣砂浆几乎与标准砂浆的抗压强度接近。使用掺合料时，掺炉底渣砂浆的28天抗压强度比标准砂浆高了3.5%。Bai et al.[4]研究发现：在固定水灰比时，炉底渣的增加导致砂浆的抗压强度下降。适当减少水的用量，掺炉底渣砂浆的抗压强度会增强。Aggarwal al.[5]研究发现：使用炉底渣的砂浆的和易性、抗压和抗折强度会降低。Topcu and Bilir [6]利用碎瓦作为细骨料的砂浆。他们观察到：就机械强度而言，用高达60%比例的碎瓦替代是没有问题的。因为此抗压强度高于20兆帕。同时,由于碎瓦的使用减少了干燥收缩和裂缝。Li and Zhao [7]在混凝土中用颗粒状高炉矿渣作为骨料。他们观察到，用颗粒状高炉矿渣生产的混凝土具有早期和长期的抗压强度和抗化学附着和腐蚀。Park et al.[8]在混凝土中用废玻璃作为骨料，因为回收废玻璃作为骨料可以保护环境和节约经济。当废玻璃替代率在70% 时，砂浆的抗压强度超过30兆帕。

国内对于炉底渣的应用研究主要是在砂浆和作为混合材用于水泥等方面。混凝土技术具有潜力消耗废弃物并将它们制造成有用的产品，同时就自然资源的可持续性而言具有非常显著的环保优势，因为没有自然资源有无限的储备。在砂浆方面，炉底渣的用途主要是作为集料替代河砂，生产预拌砂浆、混凝土小型空心砌块或者板材等。作为混合材，利用炉底渣的潜在活性，可用于生产水泥，减少水泥的生产成本。李敏[9]等人研究发现：通过合理的级配设计以及外加剂的使用，用炉底渣分别取代15%和30%体积中砂的混凝土的工作性能均满足标准的要求。郭峰[10]等人研究发现：在生产预拌砂浆中，利用炉底渣替代部分河砂，并且加入某种外加剂，可以使砂浆的稠度、收缩率等指标满足使用要求，且工作性能较好。王尧冬[11]等人的研究发现：在生产干粉砂浆中，利用炉底渣替代部分河砂，在一定配合比设计下，砂浆的工作性能满足标准要求，但砂浆收缩率不满足标准要求。

1.3炉底渣简述

1. 炉底渣化学成分分析

表1炉底渣的化学成分（%）

炉底渣的化学成分不仅与煤有关，还与燃烧环境和燃烧方式以及收渣方式有关。由于不同来源的炉底渣的化学成分差别较大，所以其品质以及应用等方面差别也较大。

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