粉煤灰混凝土的配制及其性能研究

摘要：文章著重分析了耒陽電廠粉煤灰的歷史與現(xiàn)狀，研究了其存在的問題。研究結(jié)果表明：摻入一定量的粉煤灰配制的混凝土其抗壓強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土相比，雖然早期強(qiáng)度普遍有所降低，但是其后期抗壓強(qiáng)度基本可以接近基準(zhǔn)混凝土，特別是在某一合適的取代率（20%左右）下，其抗壓強(qiáng)度甚至可以超過基準(zhǔn)混凝土的抗壓強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：粉煤灰；耒陽電廠；混凝土

煤粉在電廠鍋爐燃燒過程中，碳和揮發(fā)物被燒掉后剩下的礦物質(zhì)如黏土，頁巖，石英等經(jīng)燒至熔融，懸浮在爐煙氣中，熔融的礦物質(zhì)隨煙氣迅速移至低溫區(qū)固化，因表面張力形成的球型顆粒，在排放到大氣前經(jīng)收集即為粉煤灰。耒陽電廠灰渣目前的年利用總量為4萬噸左右，利用率僅17%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于去年我國灰渣綜合利用率平均值（67%），排在湖南各火電廠的后列。其堆場流出的廢水，已使周邊農(nóng)田堿性化，污染了地下水；貯灰渣表面有時(shí)因無覆蓋水，產(chǎn)生了揚(yáng)塵，污染了空氣。隨著二期機(jī)組今年8月上網(wǎng)發(fā)電和三期機(jī)組的發(fā)電，該電廠灰渣排放量會(huì)迅猛增加，如果不立即開發(fā)利用，將對當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源和環(huán)境造成更不利的影響。

一、試驗(yàn)方案

采用超量取代的方法，以15%、25%、35%、50%的取代率取代耒陽Ⅱ原狀灰配制C30混凝土試塊，加激發(fā)劑。

二、原材料試驗(yàn)

水泥——“浯溪”牌P.042.5級水泥。

細(xì)骨科——砂。湘江河砂，MX=2.40，級配符合Ⅱ區(qū)，為中砂，含水率由每次實(shí)驗(yàn)前確定。

粗骨料——卵石。湘江河卵石，最大粒徑控制為40mm，含水率也由每次實(shí)驗(yàn)前確定。表觀密度Pog=2.66g/cm3

減水劑——衡陽市銀利化工有限公司生產(chǎn)的高效減水劑，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，其摻量在0.6%—0.9%之間選取。

拌合水——自來水。

粉煤灰——耒陽電廠生產(chǎn)的粉煤灰。

激發(fā)劑——本次實(shí)驗(yàn)用激發(fā)劑有兩種，激發(fā)劑I為堿類激發(fā)劑，激發(fā)劑Ⅱ?yàn)樗猁}類激發(fā)劑。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

（一）C30不同原狀灰15%取代率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（見表1）

結(jié)果分析：通過以上數(shù)據(jù)可知，在相同取代率的情況下，由兩種耒陽灰所配制的混凝土試塊所得的抗壓強(qiáng)度較湘潭灰好，而兩種耒陽灰相比，第二種又比第一種好，其7d、28d、60d抗壓強(qiáng)度與基準(zhǔn)相比可分別達(dá)到79%、95%、91*（60d最低抗壓強(qiáng)度達(dá)43.7MPa）。兩種耒陽灰相比，其早期強(qiáng)敵相差較大，7d抗壓強(qiáng)度分別為26.7MPa，31.5MPa，但是期后期強(qiáng)度（28d以后）基本上抗壓接近。

（二）C30基準(zhǔn)及不同取代率不同處理方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（見表2—表5）

對C30強(qiáng)度等級實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：

1、取代率對抗壓強(qiáng)度的影響。經(jīng)過對C30強(qiáng)度等級不同取代率的7d、28d、60d抗壓強(qiáng)度的數(shù)據(jù)分析對比可知：隨著取代率的增加，其抗壓強(qiáng)度一般都有下降的病趨勢，特別是早期抗壓強(qiáng)度。綜合總體的情況并考慮到工程實(shí)際應(yīng)用，可以考慮取代率在15%—25%之間選取為佳。

2、處理方法對抗壓強(qiáng)度的影響。經(jīng)過對C30強(qiáng)度等級的不同處理方法的7d、28d、60d的抗壓強(qiáng)度曲線的分析對比可知：經(jīng)過球磨處理的粉煤灰混凝土較其它三種處理方法而言，其強(qiáng)度有明顯的提高，特別是15%、25%兩個(gè)取代率，其28d、60d抗壓強(qiáng)度甚至可以超過基準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到基準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的121%，106%；60d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到基準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的109%，103%。另外，經(jīng)過激發(fā)劑2出路的粉煤灰混凝土，其15%的取代率28d、60d抗壓強(qiáng)度也超過了基準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度。28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到基準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的102%；60d抗壓強(qiáng)度達(dá)到基準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的103%。綜上所述，球磨處理的方法最好，其次是加激發(fā)劑Ⅱ。

混凝土通常是在水灰比相當(dāng)大的條件下備制的，因此需要大量的水化生產(chǎn)物填充于骨料于水泥顆粒的間隙，才能將其粘貼為一個(gè)整體。在這種情況下，水泥的水化活性是決定因素：水化活性越大，意味著水化速度最快，水化生成物越多，膠凝性能越好，活性高的水泥有充分水化條件，生成大量的凝膠于與結(jié)晶，滿足填充空隙的能力。試驗(yàn)證明，粉體愈細(xì)，早期增強(qiáng)效果愈好。已有研究證明，含硅質(zhì)粉煤灰的硬化漿體中六角片狀Ca(OH)2明顯減少或消失，而C-S-H增多，結(jié)構(gòu)變得更為致密。粉煤灰的二次水化對混凝土后期強(qiáng)度有較大的貢獻(xiàn)，這就是磨細(xì)耒陽2強(qiáng)度比原狀灰高的原因。

四、結(jié)論

（一）球磨的處理方法最好

由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在三種處理方法中，球磨的處理方法最好。粉煤灰的顆粒越細(xì)，微小玻璃球性顆粒越多，比表面積也越大，粉煤灰中的活性成分也就越容易和水泥中的Ca(OH)2化合，其活性就越高。

（二）最佳取代率為25%左右

由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在四種處理方法中，最佳取代率為25%左右。在這一取代率范圍內(nèi)，粉煤灰能有效的發(fā)揮其各項(xiàng)效應(yīng)，如填充效應(yīng)、微集料效應(yīng)等，能顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

1、吳正直.粉煤灰房間材料的開發(fā)與應(yīng)用[M].中國建筑工業(yè)出版社，2003.

2、沈旦申.粉煤灰混凝土[M].中國鐵道出版社，1989.

3、馮乃謙.高性能混凝土[M].中國建筑工業(yè)出版社，1996.

4、王琳.粉煤灰—廢泡沫絕熱材料的研制[J].粉煤灰，2000(5).

5、沈旦申，冒鎮(zhèn)惡.粉煤灰優(yōu)質(zhì)混凝土[M].上海科技出版社，1992.

6、姚燕.新型高性能混凝土耐久性的研究與工程應(yīng)用[M].中國建材工業(yè)出版社，2004.

7、馮乃謙，高強(qiáng)混凝土技術(shù)[M].中國建材工業(yè)出版社，2004.

8、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局質(zhì)量管理司.質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)[M].中國人事出版社，2002.

（作者單位：湖南省衡陽市園林管理處，該作者為土建工程師、園林工程師）