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摘 要:随着电力工业的快速发展,电厂排灰量逐年增多,若不采取有效措施加以利用,每年排出的粉煤灰将会占用农田、堵塞江河,造成危害。因此综合利用粉煤灰是建筑业的一项重要课题。本文通过对粉煤灰固体废弃物排放和再利用的研究和分析,提出新时期基于循环经济的城市工业固体废弃物再利用模式,以求对我国的经济和社会发展做出贡献。
关键词:大掺量 粉煤灰 混凝土 利用
中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(a)-0033-01
引言
从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰,粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。混凝土是由大小不同的颗粒所组成的,大颗粒粗骨料的空隙由中小颗粒的粗骨料(石子)填充;水泥浆则填充粗细骨料堆积体的大小空隙,并包裹它们形成一层润滑层,使新拌混凝土(也称拌合物)具有一定的工作性,能在外力或本身的自重作用下成型密实。
1 粉煤灰在混凝土中的作用
粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面:(1)填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,由于粉煤灰的容重(表观密度)只有水泥的2/3左右,而且粒形好(质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠),因此能填充得更密实,在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。(2)对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时,水化缓慢的粉煤灰可以提供水分,使水泥水化得更充分。(3)粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应,不仅生成具有胶凝性质的产物(与水泥中硅酸盐的水化产物相同),而且加强了薄弱的过渡区,对改善混凝土的各项性能有显著作用。(4)粉煤灰延缓了水化速度,减小混凝土因水化热引起的温升,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。
为了便于认识粉煤灰在混凝土中的作用,先来看看混凝土的结构和性能之间的关系。混凝土是由大小不同的颗粒所组成的,大颗粒粗骨料的空隙由中小颗粒的粗骨料(石子)填充;粗骨料颗粒的空隙由细骨料(砂子)填充,它的颗粒也是有粗有细,细颗粒填充粗颗粒之间的空隙;水泥浆则填充粗细骨料堆积体的大小空隙,并包裹它们形成一层润滑层,使新拌混凝土(也称拌合物)具有一定的工作性,能在外力或本身的自重作用下成型密实。硬化混凝土是一种复杂的、多相的复合材料,它的结构主要包括三个相——骨料、硬化水泥浆体以及二者之间的过渡区,说它复杂是因为它很不匀质。
(1)与水泥相比,粉煤灰受温度影响更为显著,即温度升高时它的水化明显加快。所以当混凝土浇注时环境温度与混凝土体温度较高时,对纯水泥混凝土来说,由于温升带来不利的影响,而对掺粉煤灰混凝土来说,则不仅温升下降,减小了混凝土因温度开裂的危险,同时由于加快火山灰反应,还提高了28天强度。
(2)室内试验结果难以完全反映工程施工中混凝土浇筑的实际情况。正是从这个角度出发,许多国家从事混凝土技术研究时,越来越重视足尺试验(与实际结构物尺寸相同或者成比例缩小)和对于实际结构物的现场检测。如上所述,其结果正和小试件的相反。对于大掺量粉煤灰混凝土,或者从更广泛的意义上来说,在混凝土技术领域里的研究方面,我们与先进国家的差距,可能更突出地反映在这些问题上(当然还有其他方面的,例如配制混凝土时所用骨料的变异性大,因此试验结果的重现性差;室内试验混凝土的搅拌、成型和养护条件有待改善等等),而不是如有些人误认为的:因为国内粉煤灰、水泥、外加剂等原材料的质量存在着很大差距,因此得不出类似结果。
2 掺量对性能的影响
目前许多规范中规定的钢筋混凝土中的掺量限制(例如25%),对配制中低强度的混凝土来说,恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的掺量。换句话说,粉煤灰必须用大掺量,才能发挥良好的效果。
如上所述,掺用粉煤灰要想取得良好效果,水胶比必须低,而中低强度混凝土的水泥用量通常在350kg/m3以下。这种条件下,即使掺用再好的减水剂,水灰比(水胶比)也只能在0.50左右。因为再减小时,浆体体积就满足不了填充骨料空隙并形成足够厚度润滑层的需要。当掺加粉煤灰时,由于它比水泥轻,等重量替代水泥时可以增大胶凝材料的体积,所以可以使混凝土的水胶比降低。
大掺量粉煤灰混凝土不仅强度发展效果良好,而且各种耐久性能也十分优异。由于能够明显降低水化温升,也大大减小了混凝土早期出现开裂的危险,可以说是一种适用于除了早期强度要求非常高以外,能够满足各种工程条件,尤其是侵蚀性严酷环境要求的高性能混凝土。大掺量粉煤灰混凝土的后期强度增长幅度大,恰好满足了这样的要求——强度和耐磨性随着时间不断增长。但是目前的耐磨性试验不适宜于判断这种混凝土的耐磨性,因为通常就在28天龄期进行快速试验——用钢球在试件上快速旋转产生的磨耗量来评价。这也说明:推广新材料、新技术需要伴随试验评价方法的改进。
当然,任何事物都有它的两面性,大掺量粉煤灰混凝土也存在局限性。其中,粉煤灰—水泥—化学外加剂之间的相容性,表现为混凝土水胶比能否有效地降低,使粉煤灰能充分发挥作用,自然是应用这种混凝土首先要检验的问题。一般来说,当水胶比只能在0.40以上时,在中等强度要求的混凝土中使用的效果就可能成问题了。其次,由于大掺量粉煤灰混凝土的水泥用量大幅度减少,因此对于水泥质量的稳定性和粉煤灰品质的稳定性就比较高,当两者的质量产生波动时,会给使用效果带来明显的影响。不过大掺量粉煤灰混凝土的水胶比较低这一特性,也有减小混凝土性能波动的益处。同时,从拌合物的工作度检验中,操作人员比较易于获得粉煤灰质量发生了波动的信息,便于及时采取措施减小或避免损失。此外,工程所在地附近一定半径范围里,有可以适用的粉煤灰来源也十分重要,过长的运输距离不仅使粉煤灰使用费用增加,也给及时满足工程对粉煤灰货源的需求带来困难。
3 注意事项
在使用大掺量粉煤灰混凝土时,需要注意以下施工条件和事项:
(1)配制混凝土的骨料级配良好,必须采用强制性搅拌机拌合这种混凝土,以保证其均匀性,混凝土坍落度应控制比普通混凝土减小(不影响泵送与震捣);浇注后,要及早喷洒养护剂或覆盖外露表面, 气温过低时,要采用保温养护措施,且适当延缓拆模时间,使混凝土硬化和强度发展满足施工需要。
4 结语
大掺量粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能,延长混凝土结构的使用寿命,同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量,因此也是一种绿色混凝土。从这个角度出发,推广大掺量粉煤灰混凝土在我国土木建筑工程中的应用,是一件于国于民有显著效益的事业,必定有强大的生命力,有广阔的发展前景。
参考文献
[1] 蔡路,陈太林,王浩.粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性的影响研究[J].房材与应用,2006(3).
[2] 叶勇,伍衡山.高性能混凝土及粉煤灰对其性能影响的研究[J].工业建筑,2006(S1).
关键词:大掺量 粉煤灰 混凝土 利用
中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(a)-0033-01
引言
从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰,粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。混凝土是由大小不同的颗粒所组成的,大颗粒粗骨料的空隙由中小颗粒的粗骨料(石子)填充;水泥浆则填充粗细骨料堆积体的大小空隙,并包裹它们形成一层润滑层,使新拌混凝土(也称拌合物)具有一定的工作性,能在外力或本身的自重作用下成型密实。
1 粉煤灰在混凝土中的作用
粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面:(1)填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,由于粉煤灰的容重(表观密度)只有水泥的2/3左右,而且粒形好(质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠),因此能填充得更密实,在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。(2)对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时,水化缓慢的粉煤灰可以提供水分,使水泥水化得更充分。(3)粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应,不仅生成具有胶凝性质的产物(与水泥中硅酸盐的水化产物相同),而且加强了薄弱的过渡区,对改善混凝土的各项性能有显著作用。(4)粉煤灰延缓了水化速度,减小混凝土因水化热引起的温升,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。
为了便于认识粉煤灰在混凝土中的作用,先来看看混凝土的结构和性能之间的关系。混凝土是由大小不同的颗粒所组成的,大颗粒粗骨料的空隙由中小颗粒的粗骨料(石子)填充;粗骨料颗粒的空隙由细骨料(砂子)填充,它的颗粒也是有粗有细,细颗粒填充粗颗粒之间的空隙;水泥浆则填充粗细骨料堆积体的大小空隙,并包裹它们形成一层润滑层,使新拌混凝土(也称拌合物)具有一定的工作性,能在外力或本身的自重作用下成型密实。硬化混凝土是一种复杂的、多相的复合材料,它的结构主要包括三个相——骨料、硬化水泥浆体以及二者之间的过渡区,说它复杂是因为它很不匀质。
(1)与水泥相比,粉煤灰受温度影响更为显著,即温度升高时它的水化明显加快。所以当混凝土浇注时环境温度与混凝土体温度较高时,对纯水泥混凝土来说,由于温升带来不利的影响,而对掺粉煤灰混凝土来说,则不仅温升下降,减小了混凝土因温度开裂的危险,同时由于加快火山灰反应,还提高了28天强度。
(2)室内试验结果难以完全反映工程施工中混凝土浇筑的实际情况。正是从这个角度出发,许多国家从事混凝土技术研究时,越来越重视足尺试验(与实际结构物尺寸相同或者成比例缩小)和对于实际结构物的现场检测。如上所述,其结果正和小试件的相反。对于大掺量粉煤灰混凝土,或者从更广泛的意义上来说,在混凝土技术领域里的研究方面,我们与先进国家的差距,可能更突出地反映在这些问题上(当然还有其他方面的,例如配制混凝土时所用骨料的变异性大,因此试验结果的重现性差;室内试验混凝土的搅拌、成型和养护条件有待改善等等),而不是如有些人误认为的:因为国内粉煤灰、水泥、外加剂等原材料的质量存在着很大差距,因此得不出类似结果。
2 掺量对性能的影响
目前许多规范中规定的钢筋混凝土中的掺量限制(例如25%),对配制中低强度的混凝土来说,恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的掺量。换句话说,粉煤灰必须用大掺量,才能发挥良好的效果。
如上所述,掺用粉煤灰要想取得良好效果,水胶比必须低,而中低强度混凝土的水泥用量通常在350kg/m3以下。这种条件下,即使掺用再好的减水剂,水灰比(水胶比)也只能在0.50左右。因为再减小时,浆体体积就满足不了填充骨料空隙并形成足够厚度润滑层的需要。当掺加粉煤灰时,由于它比水泥轻,等重量替代水泥时可以增大胶凝材料的体积,所以可以使混凝土的水胶比降低。
大掺量粉煤灰混凝土不仅强度发展效果良好,而且各种耐久性能也十分优异。由于能够明显降低水化温升,也大大减小了混凝土早期出现开裂的危险,可以说是一种适用于除了早期强度要求非常高以外,能够满足各种工程条件,尤其是侵蚀性严酷环境要求的高性能混凝土。大掺量粉煤灰混凝土的后期强度增长幅度大,恰好满足了这样的要求——强度和耐磨性随着时间不断增长。但是目前的耐磨性试验不适宜于判断这种混凝土的耐磨性,因为通常就在28天龄期进行快速试验——用钢球在试件上快速旋转产生的磨耗量来评价。这也说明:推广新材料、新技术需要伴随试验评价方法的改进。
当然,任何事物都有它的两面性,大掺量粉煤灰混凝土也存在局限性。其中,粉煤灰—水泥—化学外加剂之间的相容性,表现为混凝土水胶比能否有效地降低,使粉煤灰能充分发挥作用,自然是应用这种混凝土首先要检验的问题。一般来说,当水胶比只能在0.40以上时,在中等强度要求的混凝土中使用的效果就可能成问题了。其次,由于大掺量粉煤灰混凝土的水泥用量大幅度减少,因此对于水泥质量的稳定性和粉煤灰品质的稳定性就比较高,当两者的质量产生波动时,会给使用效果带来明显的影响。不过大掺量粉煤灰混凝土的水胶比较低这一特性,也有减小混凝土性能波动的益处。同时,从拌合物的工作度检验中,操作人员比较易于获得粉煤灰质量发生了波动的信息,便于及时采取措施减小或避免损失。此外,工程所在地附近一定半径范围里,有可以适用的粉煤灰来源也十分重要,过长的运输距离不仅使粉煤灰使用费用增加,也给及时满足工程对粉煤灰货源的需求带来困难。
3 注意事项
在使用大掺量粉煤灰混凝土时,需要注意以下施工条件和事项:
(1)配制混凝土的骨料级配良好,必须采用强制性搅拌机拌合这种混凝土,以保证其均匀性,混凝土坍落度应控制比普通混凝土减小(不影响泵送与震捣);浇注后,要及早喷洒养护剂或覆盖外露表面, 气温过低时,要采用保温养护措施,且适当延缓拆模时间,使混凝土硬化和强度发展满足施工需要。
4 结语
大掺量粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能,延长混凝土结构的使用寿命,同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量,因此也是一种绿色混凝土。从这个角度出发,推广大掺量粉煤灰混凝土在我国土木建筑工程中的应用,是一件于国于民有显著效益的事业,必定有强大的生命力,有广阔的发展前景。
参考文献
[1] 蔡路,陈太林,王浩.粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性的影响研究[J].房材与应用,2006(3).
[2] 叶勇,伍衡山.高性能混凝土及粉煤灰对其性能影响的研究[J].工业建筑,2006(S1).