粉煤灰的性能粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰,粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。
粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一,随着电力工业的发展,燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理,就会产生扬尘,污染大气;若排入水系会造成河流淤塞,而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
另外粉煤灰可作为混凝土的掺合料。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一,现阶段我国年排渣量已达3000万t。随着电力工业的发展,燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加,粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。
粉煤灰在道路工程中的应用粉煤灰用于路面基层石灰粉煤灰稳定土基层是在土壤中按一定比例掺入少量石灰和粉煤灰,搅拌均匀,摊铺碾压成一种整体性能较好的道路基层。
石灰粉煤灰稳定土是二灰土和石灰粉煤灰稳定粒料(或二灰砂砾、二灰碎石及二灰矿渣)的统称。作为基层、底基层材料对粉煤灰质量的要求:粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3的总含量应大于70%。粉煤灰的烧失量1不应超过20%,粉煤灰的比面积宜大于2500cm2/g,湿粉煤灰的含水量不宜超过35%。
使用时应将凝固的粉煤灰打碎或过筛,同时清除有害杂质。为了提高二灰混合料的早期强度,可掺加一些表面活性物质。
在施工前,应先做好石灰粉煤灰稳定土的配合比设计。二灰土底基层按不同的配合比制备不少于五组,石灰与粉煤灰的比例宜为1:2~1:4,石灰粉煤灰与土的比例宜为30:70~40:60,其试件的无侧限抗压强度代表值应≥0.5MP;二灰碎石基层按不同的配合比制备不少于三组,石灰与粉煤灰的比例宜为1:2~1:4,石灰粉煤灰与级配集料的比例宜为15:85~20:80,其试件的无侧限抗压强度代表值应≥0.8MPa。
二灰混合料有路拌法和厂拌法施工两种方法。一般二灰土底基层混合料采用路拌法,二灰碎石基层混合料采用厂拌法。二灰混合料基层的施工要严格按照监理确认的配合比进行配料,做到配料准确,要控制好石灰粉煤灰的用量,特别是石灰用量,要保证石灰活性物质CaO、MgO含量满足规范要求,还要注意其充分消解,否则路面成型后未消解的生石灰小块会逐步消解崩裂,造成路面松散损坏。
二灰混合料早期强度较低,要加强初期养护工作。粉煤灰在路堤上的应用在道路工程中利用粉煤灰最为广泛的是粉煤灰路堤,尤其是在软土地基路段,能充分利用粉煤灰质量轻的特点,减轻路堤自重、减轻软土地基的附加应力,从而减少总沉降并提高路堤的稳定性,同样,桥头高填土采用粉煤灰填筑,可改善桥头因高填土自重产生沉降而引起的桥头跳车问题。粉煤灰的各项物理、力学指标采用重型压实标准比轻型压实标准有明显的提高,有利于提高路基强度。
通过试验工程效果表明,采用大吨位的振动压路机进行压实作业,路基的压实效果相当明显,而采用较轻的光轮静碾压路机压实效果较差。
所以,高速公路和一级公路应采用重型压实标准。粉煤灰路堤施工应注意:粉煤灰运输应采用自卸汽车,堆放时对颗粒组成不同的粉煤灰应分别堆放,对于运输和堆放应做好防止扬尘和流失污染措施;粉煤灰路堤应采用水平分层填筑法施工,当分成不同作业段填筑时,先填地段应分层留台阶,使每个压实层相互重叠搭接,搭接长度应大于150cm。当采用中型振动压路机时,每层压实厚度≤20cm;当采用重型振动压路机时,每层压实厚度≤30cm。
粉煤灰路堤压实应遵循先轻后重的原则,压实度应严格按设计要求执行粉煤灰混凝土粉煤灰是一种火山灰质材料,本身并无胶凝性能,在常温下。
有水存在时,粉煤灰可以与混凝土中的进行二次反应,生成难溶的水化硅酸钙凝胶,不仅降低了溶出的可能,也填充了混凝土内部的孔隙,对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。粉煤灰的这种作用称为火山灰效应。
除了火山灰效应外,粉煤灰对混凝土力学性能及耐久性的改善还有另外两个原因:第一,形貌效应。
粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体,这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小,因此,粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小,降低了混凝土早期干燥收缩,使混凝土密实性得到很大提高;第二,填充效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中,不仅能填充水泥颗粒间的空隙,而且能改善胶凝材料的颗粒级配,并增加水泥胶体的密实度。
因此,形貌效应、填充效应和火山灰效应并称为粉煤灰改善混凝土性能的三大效应。粉煤灰混凝土是用粉煤灰代替部分水泥,从而达到降低成本,改善混凝土的和易性,增加水泥凝土的密度和强度。
混凝土配合比设计用绝对体积法,粉煤灰掺量控制在15%~20%以内,并用超代法,超代系数取1.1~1.7,即用粉煤灰取代部分水泥,超量部分取代等体积的砂,同时掺入减水剂,可使混凝土用水量减少,从而达到进一步节约水泥,提高其早期强度。
粉煤灰混凝土在特大桥施工中已得到广泛应用,如钻孔桩粉煤灰水下混凝土、大体积混凝、高强度高泵程预应力混凝土等。粉煤灰在应用中需注意的几个问题粉煤灰在混凝土中的适宜掺量较小掺量的粉煤灰只是一定程度上降低了混凝土的水化热,只有掺量超过25%时,粉煤灰对混凝土的性能才会有明显的改善,粉煤灰混凝土最佳掺量范围为30%~50%。
但由于水泥本身所能提供的碱性环境是有限的,因此在未掺入粉煤灰活化剂的情况下,粉煤灰的掺量不宜大于20%,若要加大粉煤灰的掺量,就必须同时掺入粉煤灰活化剂。粉煤灰的品质越高,效应越大。所以我们在应用粉煤灰时应根据水泥、混凝土、粉煤灰制品的不同要求选用适宜和定量的粉煤灰。
如不恰当,则会起到反作用。粉煤灰混凝土的抗碳化问题粉煤灰的水化反应消耗了混凝土中的Ca(OH)2,使混凝土的碱性降低,会加大混凝土的碳化深度。
虽然不能因碳化问题而影响粉煤灰的推广使用,但混凝土的碳化是混凝土耐久性的一个重要指标,应给予足够的重视。结束语粉煤灰是工业"三废"之一,所造成恶劣的环境污染长期困扰着我们。
随着人们对粉煤灰研究和认识的深入,逐渐将其应用到工程领域,变废为宝。粉煤灰是一种放错地方的资源,粉煤灰可用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料,并成为水泥、混凝土的组分,粉煤灰作为原料代替黏土生产水泥熟料的原料、制造烧结砖、蒸压加气混凝土、泡沫混凝土、空心砌砖、烧结或非烧结陶粒,铺筑道路;构筑坝体,建设港口,农田坑洼低地、煤矿塌陷区及矿井的回填;也可以从中分选漂珠、微珠、铁精粉、碳、铝等有用物质,其中漂珠、微珠可分别用作保温材料、耐火材料、塑料、橡胶填料。
