粉煤灰混凝土的配制及其性能研究

来源:用户上传      作者: 廖振翔

　　摘要：文章着重分析了耒阳电厂粉煤灰的历史与现状，研究了其存在的问题。研究结果表明：掺入一定量的粉煤灰配制的混凝土其抗压强度与基准混凝土相比，虽然早期强度普遍有所降低，但是其后期抗压强度基本可以接近基准混凝土，特别是在某一合适的取代率（20%左右）下，其抗压强度甚至可以超过基准混凝土的抗压强度。
　　关键词：粉煤灰；耒阳电厂；混凝土
　　
　　煤粉在电厂锅炉燃烧过程中，碳和挥发物被烧掉后剩下的矿物质如黏土，页岩，石英等经烧至熔融，悬浮在炉烟气中，熔融的矿物质随烟气迅速移至低温区固化，因表面张力形成的球型颗粒，在排放到大气前经收集即为粉煤灰。耒阳电厂灰渣目前的年利用总量为4万吨左右，利用率仅17%，远远低于去年我国灰渣综合利用率平均值（67%），排在湖南各火电厂的后列。其堆场流出的废水，已使周边农田碱性化，污染了地下水；贮灰渣表面有时因无覆盖水，产生了扬尘，污染了空气。随着二期机组今年8月上网发电和三期机组的发电，该电厂灰渣排放量会迅猛增加，如果不立即开发利用，将对当地的土地资源和环境造成更不利的影响。
　　
　　一、试验方案
　　
　　采用超量取代的方法，以15%、25%、35%、50%的取代率取代耒阳Ⅱ原状灰配制C30混凝土试块，加激发剂。
　　
　　二、原材料试验
　　
　　水泥――“浯溪”牌P.042.5级水泥。
　　细骨科――砂。湘江河砂，MX=2.40，级配符合Ⅱ区，为中砂，含水率由每次实验前确定。
　　粗骨料――卵石。湘江河卵石，最大粒径控制为40mm，含水率也由每次实验前确定。表观密度Pog=2.66g/cm3
　　减水剂――衡阳市银利化工有限公司生产的高效减水剂，结合实际经验，其掺量在0.6%―0.9%之间选取。
　　拌合水――自来水。
　　粉煤灰――耒阳电厂生产的粉煤灰。
　　激发剂――本次实验用激发剂有两种，激发剂I为碱类激发剂，激发剂Ⅱ为酸盐类激发剂。
　　
　　三、实验结果及分析
　　
　　（一）C30不同原状灰15%取代率的实验结果及分析（见表1）
　　
　　结果分析：通过以上数据可知，在相同取代率的情况下，由两种耒阳灰所配制的混凝土试块所得的抗压强度较湘潭灰好，而两种耒阳灰相比，第二种又比第一种好，其7d、28d、60d抗压强度与基准相比可分别达到79%、95%、91*（60d最低抗压强度达43.7MPa）。两种耒阳灰相比，其早期强敌相差较大，7d抗压强度分别为26.7MPa，31.5MPa，但是期后期强度（28d以后）基本上抗压接近。
　　（二）C30基准及不同取代率不同处理方法的实验结果及分析（见表2―表5）
　　
　　对C30强度等级实验数据的分析：
　　1、取代率对抗压强度的影响。经过对C30强度等级不同取代率的7d、28d、60d抗压强度的数据分析对比可知：随着取代率的增加，其抗压强度一般都有下降的病趋势，特别是早期抗压强度。综合总体的情况并考虑到工程实际应用，可以考虑取代率在15%―25%之间选取为佳。
　　2、处理方法对抗压强度的影响。经过对C30强度等级的不同处理方法的7d、28d、60d的抗压强度曲线的分析对比可知：经过球磨处理的粉煤灰混凝土较其它三种处理方法而言，其强度有明显的提高，特别是15%、25%两个取代率，其28d、60d抗压强度甚至可以超过基准抗压强度，28d抗压强度分别达到基准抗压强度的121%，106%；60d抗压强度分别达到基准抗压强度的109%，103%。另外，经过激发剂2出路的粉煤灰混凝土，其15%的取代率28d、60d抗压强度也超过了基准抗压强度。28d抗压强度达到基准抗压强度的102%；60d抗压强度达到基准抗压强度的103%。综上所述，球磨处理的方法最好，其次是加激发剂Ⅱ。
　　混凝土通常是在水灰比相当大的条件下备制的，因此需要大量的水化生产物填充于骨料于水泥颗粒的间隙，才能将其粘贴为一个整体。在这种情况下，水泥的水化活性是决定因素：水化活性越大，意味着水化速度最快，水化生成物越多，胶凝性能越好，活性高的水泥有充分水化条件，生成大量的凝胶于与结晶，满足填充空隙的能力。试验证明，粉体愈细，早期增强效果愈好。已有研究证明，含硅质粉煤灰的硬化浆体中六角片状Ca(OH)2明显减少或消失，而C-S-H增多，结构变得更为致密。粉煤灰的二次水化对混凝土后期强度有较大的贡献，这就是磨细耒阳2强度比原状灰高的原因。
　　
　　四、结论
　　
　　（一）球磨的处理方法最好
　　由以上试验数据可知，在三种处理方法中，球磨的处理方法最好。粉煤灰的颗粒越细，微小玻璃球性颗粒越多，比表面积也越大，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）最佳取代率为25%左右
　　由以上试验数据可知，在四种处理方法中，最佳取代率为25%左右。在这一取代率范围内，粉煤灰能有效的发挥其各项效应，如填充效应、微集料效应等，能显著提高混凝土的抗压强度。
　　
　　参考文献：
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　　（作者单位：湖南省衡阳市园林管理处，该作者为土建工程师、园林工程师）

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