论文部分内容阅读
摘 要：粉煤灰相对来说是一种新型建筑材料，并且具备一些显著优越性，有着非常大的使用范围，还能够很大程度降低成本开支。在这个领域有很多值得研究的问题与方向，除了大量粉煤灰掩埋物的处理问题外，对于粉煤灰在混凝土中的用量，以及如何更好的发挥其对于混凝土强度、硬度等的塑造功效等，这些都可以成为未来的研究与发展方向。本文对此进行了分析研究。
关键词：粉煤灰；混凝土；影响；应用；检测
粉煤灰在混凝土中的使用最早可追溯到上世纪50年代，那个时期以美国外代表的一些国家就已经展开了这方面的应用及相关研究。本文综述了粉煤灰的形成过程，并对粉煤灰在混凝土中的机理加以概述。然后介绍了粉煤灰对混凝土各方面性能的影响，最后对粉煤灰混凝土的应用及研究方向进行展望。
1粉煤灰的产生与形成
第一阶段，粉煤燃烧的过程中，成分中气化温度相对低的挥发成分会从固体碳与矿物质连接的缝隙中慢慢逸出，粉煤灰在这个过程中逐渐成为多孔型的碳粒。这个时期粉煤灰的状态基本和原来的不规则碎屑状保持一致，但是因为多孔型性状的产生，表面积会逐渐变大。
第二阶段，伴随着多孔性炭粒中的有机质完全燃烧和温度的升高，其中的矿物质也将脱水、分解、氧化变成无机氧化物，此时的煤灰颗粒变成多孔玻璃体，尽管其形态大体上仍维持与多孔炭粒相同，但比表面积明显地小于多孔炭粒。
第三阶段，随着燃烧的进行，多孔玻璃体逐渐融收缩而形成颗粒，其孔隙率不断降低，圆度不断提高，粒径不断变小，最终由多孔玻璃转变为一密度较高、粒径较小的密实球体，颗粒比表面积下降为最小。不同粒度和密度的灰粒具有显著的化学和矿物学方面的特征差别，小颗粒一般比大颗粒更具玻璃性和化学活性。
最后形成的粉煤灰（其中80%～90%为飞灰，10%～20%为炉底灰）是外观相似，颗粒教细而不均匀的复杂多变的多相物质。飞灰是进入烟道气灰尘中最细的部分，炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒，或是炉渣。这些东西有足够的重量，燃烧带跑到炉子的底部。
2.粉煤灰对混凝土的影响分析
2.1对于混凝土强度的影响
粉煤灰的使用首先会对于混凝土强度带来影响，不同品质的粉煤灰构成的影响规律也会产生差异。如果是I级优质粉煤灰，其掺入量控制在10%的范围内时，会让混凝土的强度有明显提升，且早期强度也不会产生下降。但是，如果掺入量高于一定比例后，混凝土早期强度会有所下降，后期强度仍然会比不掺入粉煤灰时高。水灰比较小的情况下，低比例的粉煤灰的使用对于混凝土的强度的影响十分直接，对于高参量粉煤灰的影响则会相应下降。
如果是Ⅱ级粉煤灰，也是目前工程上普遍用量最大的一种粉煤灰品种，其使用对于混凝土强度的影响整体上和I级优质粉煤灰类似。相较之下早期带来的强度变化会比I级粉煤灰带来的影响小一点。同时，由于Ⅱ级粉煤灰和I级相比活性稍小，因此对于混凝土强度产生的贡献率也会相对较低。因此，在配合使用上通常会以超量取代的方法来保障混凝土强度。
Ⅲ级粉煤灰也会在工程中有所使用，但是一般主要用于强度要求较低的混凝土结构中，高强度结构基本不适用，其对于混凝土强度带来的变化也不太显著。
2.2对于混凝土耐久性的影响
国外相关研究表明，以下几种状况会产生粉煤灰混凝土的碳化深度比基准混凝土要大的现象，主要有：1）使用品质相对低的粉煤灰；2）粉煤灰的使用掺入量过大的情况，尤其是掺入矿渣水泥及大量粉煤灰，且用粉煤灰来等量取代水泥的情况；3）粉煤灰混凝土水灰比较大，标号较低的情况。这几种状况都会直接影响到粉煤灰混凝土的耐久性。具体工程实施过程而言，需要结合工程需求和各方面情况来合理控制粉煤灰的用量以及不同品质粉煤灰的选取，这样才能够既合理控制工程项目的成本，又保障项目的安全性、稳定性与耐久性。
3.粉煤灰混凝土的工业应用分析
粉煤灰本身就是混凝土中一种重要的掺和成分，其对于混凝土强度的提升和耐久性的保障都能够带来非常好的效果。尤其是随着水泥价格的不断上升，利用合适的粉煤灰配比来取代混凝土中水泥的用量，这不仅可以实现相似甚至更为理想的混凝土配置效果，也能够极大的降低工程成本。随着对于混凝土配比和制备工艺技术的不断成熟，对于混凝土中粉煤灰掺入的比例、用量、工艺方式等的研究已经越来越丰富，对于这一技术的掌握也越来越稳固。当前大量的建筑工程及土木工程项目的各个部位中，无论是构件的预制还是现浇施工中，粉煤灰混凝土的使用都极为普遍。在今后的工业应用中，用粉煤灰一定程度取代水泥的趋势会越来越明显，对于相应的工艺流程和技术问题的研究也会越来越深入与透彻。
4.粉煤灰混凝土的未来发展方向
随着我国对于可持续发展观念的大力推行，在建筑行业内混凝土施工中已经越来越多的将粉煤灰作为一种很有价值的资源。粉煤灰的使用不仅可以很大程度提升混凝土强度及性能，这一原材料也是被验证的一种更为生态友好的材料类型，这也是在英国从1977年就开始了对于粉煤灰的研究的原因。但不得不提出的是，粉煤灰的使用也存在一些具体问题，比如随着粉煤灰使用量的日益增大，全球范围内粉煤灰掩埋吨位数也急剧攀升，尤其是在发展中国家，这个问题已经开始一定程度影响到生态环境，如何处理这个问题，很值得人们反思。
粉煤灰相对来说是一种新型建筑材料，并且具备一些显著优越性，有着非常大的使用范围，还能够很大程度降低成本开支。今后在这个领域仍然有很多值得研究的问题与方向，除了上面提到的大量粉煤灰掩埋物的处理问题外，对于粉煤灰在混凝土中的用量，以及如何更好的发挥其对于混凝土强度、硬度等的塑造功效等，这些都可以成為未来的研究与发展方向。
参考文献
[1]粉煤灰混凝土碳化试验研究[J].张扬，牛荻涛，李盛斌.科学技术与工程.2017（27）
[2]粉煤灰混凝土性能的研究[J].李开宇.科技与企业.2012（21）
[3]A粉煤灰混凝土的防火性能研究[J].孟哲.福建建设科技.2010（06）
[4]浅谈粉煤灰混凝土[J].李白宁.江西建材.2006（02）
[5]谈粉煤灰混凝土的技术经济性[J].王冰，王命平，刘仍光.粉煤灰综合利用.2006（03）
[6]圆钢管粉煤灰混凝土短柱轴压试验的数值模拟[J].张扬，陈兵，赵社戌，李四平.上海交通大学学报.2017（07）
（作者身份证号码：320924198709169067）
关键词：粉煤灰；混凝土；影响；应用；检测
粉煤灰在混凝土中的使用最早可追溯到上世纪50年代，那个时期以美国外代表的一些国家就已经展开了这方面的应用及相关研究。本文综述了粉煤灰的形成过程，并对粉煤灰在混凝土中的机理加以概述。然后介绍了粉煤灰对混凝土各方面性能的影响，最后对粉煤灰混凝土的应用及研究方向进行展望。
1粉煤灰的产生与形成
第一阶段，粉煤燃烧的过程中，成分中气化温度相对低的挥发成分会从固体碳与矿物质连接的缝隙中慢慢逸出，粉煤灰在这个过程中逐渐成为多孔型的碳粒。这个时期粉煤灰的状态基本和原来的不规则碎屑状保持一致，但是因为多孔型性状的产生，表面积会逐渐变大。
第二阶段，伴随着多孔性炭粒中的有机质完全燃烧和温度的升高，其中的矿物质也将脱水、分解、氧化变成无机氧化物，此时的煤灰颗粒变成多孔玻璃体，尽管其形态大体上仍维持与多孔炭粒相同，但比表面积明显地小于多孔炭粒。
第三阶段，随着燃烧的进行，多孔玻璃体逐渐融收缩而形成颗粒，其孔隙率不断降低，圆度不断提高，粒径不断变小，最终由多孔玻璃转变为一密度较高、粒径较小的密实球体，颗粒比表面积下降为最小。不同粒度和密度的灰粒具有显著的化学和矿物学方面的特征差别，小颗粒一般比大颗粒更具玻璃性和化学活性。
最后形成的粉煤灰（其中80%～90%为飞灰，10%～20%为炉底灰）是外观相似，颗粒教细而不均匀的复杂多变的多相物质。飞灰是进入烟道气灰尘中最细的部分，炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒，或是炉渣。这些东西有足够的重量，燃烧带跑到炉子的底部。
2.粉煤灰对混凝土的影响分析
2.1对于混凝土强度的影响
粉煤灰的使用首先会对于混凝土强度带来影响，不同品质的粉煤灰构成的影响规律也会产生差异。如果是I级优质粉煤灰，其掺入量控制在10%的范围内时，会让混凝土的强度有明显提升，且早期强度也不会产生下降。但是，如果掺入量高于一定比例后，混凝土早期强度会有所下降，后期强度仍然会比不掺入粉煤灰时高。水灰比较小的情况下，低比例的粉煤灰的使用对于混凝土的强度的影响十分直接，对于高参量粉煤灰的影响则会相应下降。
如果是Ⅱ级粉煤灰，也是目前工程上普遍用量最大的一种粉煤灰品种，其使用对于混凝土强度的影响整体上和I级优质粉煤灰类似。相较之下早期带来的强度变化会比I级粉煤灰带来的影响小一点。同时，由于Ⅱ级粉煤灰和I级相比活性稍小，因此对于混凝土强度产生的贡献率也会相对较低。因此，在配合使用上通常会以超量取代的方法来保障混凝土强度。
Ⅲ级粉煤灰也会在工程中有所使用，但是一般主要用于强度要求较低的混凝土结构中，高强度结构基本不适用，其对于混凝土强度带来的变化也不太显著。
2.2对于混凝土耐久性的影响
国外相关研究表明，以下几种状况会产生粉煤灰混凝土的碳化深度比基准混凝土要大的现象，主要有：1）使用品质相对低的粉煤灰；2）粉煤灰的使用掺入量过大的情况，尤其是掺入矿渣水泥及大量粉煤灰，且用粉煤灰来等量取代水泥的情况；3）粉煤灰混凝土水灰比较大，标号较低的情况。这几种状况都会直接影响到粉煤灰混凝土的耐久性。具体工程实施过程而言，需要结合工程需求和各方面情况来合理控制粉煤灰的用量以及不同品质粉煤灰的选取，这样才能够既合理控制工程项目的成本，又保障项目的安全性、稳定性与耐久性。
3.粉煤灰混凝土的工业应用分析
粉煤灰本身就是混凝土中一种重要的掺和成分，其对于混凝土强度的提升和耐久性的保障都能够带来非常好的效果。尤其是随着水泥价格的不断上升，利用合适的粉煤灰配比来取代混凝土中水泥的用量，这不仅可以实现相似甚至更为理想的混凝土配置效果，也能够极大的降低工程成本。随着对于混凝土配比和制备工艺技术的不断成熟，对于混凝土中粉煤灰掺入的比例、用量、工艺方式等的研究已经越来越丰富，对于这一技术的掌握也越来越稳固。当前大量的建筑工程及土木工程项目的各个部位中，无论是构件的预制还是现浇施工中，粉煤灰混凝土的使用都极为普遍。在今后的工业应用中，用粉煤灰一定程度取代水泥的趋势会越来越明显，对于相应的工艺流程和技术问题的研究也会越来越深入与透彻。
4.粉煤灰混凝土的未来发展方向
随着我国对于可持续发展观念的大力推行，在建筑行业内混凝土施工中已经越来越多的将粉煤灰作为一种很有价值的资源。粉煤灰的使用不仅可以很大程度提升混凝土强度及性能，这一原材料也是被验证的一种更为生态友好的材料类型，这也是在英国从1977年就开始了对于粉煤灰的研究的原因。但不得不提出的是，粉煤灰的使用也存在一些具体问题，比如随着粉煤灰使用量的日益增大，全球范围内粉煤灰掩埋吨位数也急剧攀升，尤其是在发展中国家，这个问题已经开始一定程度影响到生态环境，如何处理这个问题，很值得人们反思。
粉煤灰相对来说是一种新型建筑材料，并且具备一些显著优越性，有着非常大的使用范围，还能够很大程度降低成本开支。今后在这个领域仍然有很多值得研究的问题与方向，除了上面提到的大量粉煤灰掩埋物的处理问题外，对于粉煤灰在混凝土中的用量，以及如何更好的发挥其对于混凝土强度、硬度等的塑造功效等，这些都可以成為未来的研究与发展方向。
参考文献
[1]粉煤灰混凝土碳化试验研究[J].张扬，牛荻涛，李盛斌.科学技术与工程.2017（27）
[2]粉煤灰混凝土性能的研究[J].李开宇.科技与企业.2012（21）
[3]A粉煤灰混凝土的防火性能研究[J].孟哲.福建建设科技.2010（06）
[4]浅谈粉煤灰混凝土[J].李白宁.江西建材.2006（02）
[5]谈粉煤灰混凝土的技术经济性[J].王冰，王命平，刘仍光.粉煤灰综合利用.2006（03）
[6]圆钢管粉煤灰混凝土短柱轴压试验的数值模拟[J].张扬，陈兵，赵社戌，李四平.上海交通大学学报.2017（07）
（作者身份证号码：320924198709169067）