低燒失量Ⅲ級粉煤灰的應(yīng)用

陳強(qiáng)

（滄興商砼滄縣有限公司， 河北　滄州　061000）

低燒失量Ⅲ級粉煤灰的應(yīng)用

陳強(qiáng)

（滄興商砼滄縣有限公司， 河北滄州061000）

按 GBJ146－90規(guī)定 Ⅲ 級粉煤灰主要用于 C30以下的無筋混凝土，本文討論了適當(dāng)摻量的低燒失量的 Ⅲ 級粉煤灰在 C30以上混凝土中的應(yīng)用，結(jié)果表明摻入低燒失量的 Ⅲ 級灰對混凝土的強(qiáng)度和工作性能影響不大，流動性也有改善，可以應(yīng)用于 C30及以上混凝土中。

燒失量； 粉煤灰； 混凝土

0　前言

粉煤灰主要是熱電廠發(fā)電時的排放物，是煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成的一種火山灰質(zhì)的混合物。煤粉在爐膛中高溫懸浮燃燒，大量可燃部分在爐內(nèi)燃盡，不燃部分（主要為灰份）大量混雜在高溫?zé)煔庵信懦?，被捕集的顆粒稱為粉煤灰（80%～90%），少量從爐底排出，被稱為爐底渣，或底灰（10%）。灰場占用了大片土地和良田；粉煤灰受風(fēng)力的剝離作用揚(yáng)入大氣，造成空氣污染；灰分下滲引起地下水污染和水質(zhì)硬度增加；粉煤灰又是一種高分散度的固體集合物，不論排入河流、湖泊、?；蛉斯ず鶗斐傻孛嫠廴竞秃拥烙偃Ｎ覈哪茉唇Y(jié)構(gòu)仍然以煤為主，粉煤灰的排放量每年仍以相當(dāng)高的比例增長。因此，對于粉煤灰的綜合治理與利用，應(yīng)該說是近時期環(huán)保工作者研究的重要課題。

細(xì)度是劃分粉煤灰等級的指標(biāo)之一，由于我國年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的 Ⅰ 級、Ⅱ 級粉煤灰較少，多為 Ⅲ 級灰。針對如何利用這部分粉煤灰，本文對低燒失量的 Ⅲ 級灰進(jìn)行了試驗(yàn)。對電廠廢物的綜合利用攪拌站節(jié)省成本有一定的幫助。

1　粉煤灰的技術(shù)要求

黃驊港口電廠粉煤灰，由于電廠的煤燃燒比較充分，燒失量均低于1%，顏色發(fā)淺，但細(xì)度絕大多數(shù)都大于25%，為Ⅲ 級粉煤灰。粉煤灰等級的劃分見表1。

表1　粉煤灰的等級劃分

2　粉煤灰在混凝土中的活性作用

粉煤灰的活性包括物理活性和化學(xué)活性兩個方面。物理活性是粉煤灰顆粒效應(yīng)和微集料效應(yīng)的總和，是一切與自身化學(xué)元素性質(zhì)無關(guān)，又能促進(jìn)制品膠凝活性和改善制品性能（如強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐磨性）的各種物理效應(yīng)的總稱，它是粉煤灰早期活性的主要來源?；瘜W(xué)活性是指其中的可溶性SiO2、Al2O3等成分在常溫下與水和水泥水化的氫氧化鈣緩慢持續(xù)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶、穩(wěn)定的硅鋁酸鈣的性質(zhì)，也稱火山灰活性。粉煤灰化學(xué)活性的決定因素是其中的玻璃體含量，玻璃體中的 SiO2、Al2O3的含量及玻璃體解聚能力。粉煤灰的活性是粉煤灰顆粒大小、形態(tài)、玻璃化程度及其組成的綜合反映。

3　試驗(yàn)用原材料

水泥：臨港金隅 P·O42.5水泥，28d 水泥強(qiáng)度為56.8MPa，標(biāo)稠用水量27.6%。

礦粉：天津大站 S95級礦粉，7d 活性89%，28d 活性104%。

粉煤灰：黃驊港國華電廠 Ⅲ 級粉煤灰，燒失量＜1%，細(xì)度29%，35%，38%，41%，均屬于 Ⅲ 級灰。

粗骨料：5～31.5mm 山東青州碎石，壓碎值9%，含泥量0.5%。

細(xì)骨料：河砂中砂，細(xì)度模數(shù)2.4，含泥量2.0%。

外加劑：采用北京建工研究院生產(chǎn)的高性能聚羧酸外加劑。

4　試驗(yàn)方法及試驗(yàn)結(jié)果

參照 GB/T1596－2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》測定粉煤灰的細(xì)度、燒失量、需水量比和28d 活性指數(shù)。不同細(xì)度的粉煤灰的物理性能見表2。

表2　不同細(xì)度的粉煤灰物理性能

隨著粉煤灰細(xì)度的增加，燒失量變化不大，略有增長趨勢，但均小于1%，因?yàn)閲A電廠的煤燃燒比較充分，粉煤灰中的含碳量較少。但細(xì)度加大的時候，粉煤灰的需水量逐漸變大，因?yàn)榉勖夯翌w粒變粗之后，粉煤灰的“漂珠”類球型顆粒減少，且堆積密度變小，需水量逐漸加大，但增加幅度不大，主要因?yàn)榉勖夯业臒Я坎桓?、含碳量少，吸附的水分就少。隨著細(xì)度的加大，粉煤灰的活性逐漸降低，因?yàn)轭w粒較小的時候的粉煤灰更容易與水泥水化產(chǎn)生的 Ca(OH)2反應(yīng)，且反應(yīng)比較充分，所以活性會隨著細(xì)度的增大而減小，同樣因?yàn)闊Я康?，粉煤灰中的含碳量少，粉煤灰中的活性玻璃體的量較多，活性指數(shù)降低的變化幅度也不大。

（1）使用上述原材料分別配制 C30和 C35等級的混凝土，混凝土的配合比見表3。

表3　混凝土配合比　kg/m3

（2）參照 GB/T50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》測定不同細(xì)度的粉煤灰對 C30和 C35混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，見表4。

表4　不同細(xì)度的粉煤灰對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

通過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出，隨著粉煤灰細(xì)度的增加，混凝土的強(qiáng)度會隨之下降，但強(qiáng)度下降的幅度不大，28d 抗壓強(qiáng)度均能滿足設(shè)計強(qiáng)度。

（3）根據(jù) GB/T50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》測定不同細(xì)度的粉煤灰對 C30和 C35混凝土測定坍落度，擴(kuò)展度和1h坍落度經(jīng)時損失，見表5。

表5　不同細(xì)度的粉煤灰對 C30混凝土工作性能的影響

從表5中可以看出，隨著粉煤灰細(xì)度的增加，混凝土的坍落度逐漸減小，擴(kuò)展度也減小，坍落度經(jīng)時損失略有增加。這主要是因?yàn)榧?xì)度增加了，粉煤灰顆粒變粗，球形的“漂珠”顆粒減少，需水量增加，坍落度和擴(kuò)展度會相應(yīng)的減小，由于粉煤灰的燒失量低、含碳量小，所以粉煤灰吸附的外加劑和水分就少，坍落度和擴(kuò)展度減小幅度不大且坍落度經(jīng)時損失都不太大，沒有超過30mm/h，符合泵送混凝土正常施工的要求。

5　生產(chǎn)和施工中注意的事項

（1）由于粉煤灰較輕，混凝土坍落度不能過大，振搗時不能過振，避免粉煤灰上浮，影響表層混凝土的質(zhì)量。

（2）由于粉煤灰早期的活性很低，如果早期失水的話會嚴(yán)重影響后期強(qiáng)度，所以粉煤灰混凝土振搗完畢后，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，表面立即覆蓋薄膜并保持濕養(yǎng)護(hù)不得少于14d。

（3）粉煤灰混凝土的凝結(jié)時間相對較長一些，特別是溫度較低時，緩凝更為明顯，強(qiáng)度發(fā)展緩慢，在低溫條件下施工應(yīng)注意覆蓋毛氈等保溫措施。

（4）由于 Ⅲ 級粉煤灰較粗，需水量相對較大，當(dāng)混凝土坍落度損失較大的時候可以適當(dāng)提高外加劑摻量，減少粗灰吸附的部分外加劑，從而減少坍落度損失。

6　結(jié)論

（1）粉煤灰在混凝土中有主要有兩種作用，一是起到微集料的作用，填充砂石之間的空隙使混凝土結(jié)構(gòu)更加密實(shí)；二是受水泥水化的產(chǎn)物 Ca(OH)2激發(fā)作用，有一定的活性，但活性較低，主要影響混凝土的后期強(qiáng)度。

（2）粉煤灰的燒失量較小，普遍小于1%，燃燒的比較充分，含碳量較少，玻璃體等活性組分較多，所以低燒失量的粉煤灰的活性較高。

（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，低燒失量（＜1%）的三級粉煤灰能應(yīng)用于 C30及以上混凝土中，能夠滿足混凝土的設(shè)計強(qiáng)度和工作性要求。

（4）三級粉煤灰的價格要遠(yuǎn)低于Ⅰ級和 Ⅱ 級粉煤灰，為攪拌站節(jié)省了大量的成本，根據(jù)目前滄州市場 Ⅰ 級粉煤灰和 Ⅲ 級粉煤灰的價格，每方混凝土節(jié)省成本5元左右。

（5）保護(hù)環(huán)境。避免了電廠大量的Ⅲ級粉煤灰的浪費(fèi)，電廠既清理了廢料，又減少了粉塵污染，起到了節(jié)能減排的作用。

[1] 韓懷強(qiáng)，蔣挺大．粉煤灰利用技術(shù)（第一版）[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001(7)：19-22．

[2] GB/T1596—2005．用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S]．

[3] GB/T20146—2014．粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S]．

［單位地址］河北省滄州市汪家鋪鄉(xiāng)汪家鋪村（061000）

陳強(qiáng)（1986－），男，助理工程師，滄興商砼滄縣有限公司站長，主要負(fù)責(zé)攪拌站的生產(chǎn)和技術(shù)管理工作。