粉煤灰在建筑材料中的应用.docVIP

粉煤灰在建筑材料中的应用 摘要：粉煤灰作为一种电厂排放的大宗固体废弃物，具有特殊的化学活性，其综合利用是近年来研究的热点。本文结合粉煤灰的性质特点，综述了粉煤灰在高活性粉煤灰水泥混合材料、绿色高性能高掺量粉煤灰混凝土、高掺量粉煤灰烧结砖、衬砌材料、生产轻集料和空心砌块等领域，生产粉煤灰水泥、粉煤灰制砖、粉煤灰微晶玻璃等方面的应用，并在此基础上对加强粉煤灰在建筑中的应用提出了几点建议，同时对粉煤灰应用前景作了分析与展望，以提高经济效益和环境社会效益。使用粉煤灰作建筑材料不仅能节约能源与材料、降低生产成本和工程造价，而且生产出的材料的性能和各项指标与常规建筑材料相比有过之而无不及。 ：粉煤灰；建筑材料；应用 目前，我国粉煤灰年排放量大约有1.8t，随着发电厂、城市供热工程的不断增加，粉煤灰的产量也必将随之增多。估计到2020年，我国粉煤灰的年排放量将达到现在的3倍左右，再加上目前我国已有20亿t粉煤灰累计堆存量，总的堆存量将会达到30多亿t。如果不加以处理，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【1】还会对人体和生物造成危害。因此，粉煤灰的处理和利用问题应引起人们的关注，如何把粉煤灰变废为宝应用到建筑中是处理粉煤灰、解决矿产资源短缺的一个主要途径【2】。目前，一些发达国家粉煤灰的利用率已高达70%~80%，而我国仅为30%左右。为此，我们必须投入足够的人力、物力解决粉煤灰的综合利用问题，实施我国可持续发展战略。 粉煤灰也叫飞灰【3】，是由热电站烟囱收集的灰尘，属于火山灰性质的混合材料是煤灰燃烧后，由烟气从锅炉中带出来的粉状残留物，是一种人工火山灰质材料，其自身具有微弱的胶凝值（或不具有胶凝值），具有潜在的化学活性【4,5】。由于煤灰微细，且在高温过程中形成玻璃珠，因此粉煤灰颗粒多呈球形。 粉煤灰的物理性质取决于燃煤的种类、煤粉的细度、燃煤方式和燃烧温度以及电厂的收尘效率、排灰方式等。 此外，粉煤灰还具有较高的化学内能和火山灰活性（水硬性）。虽然本身不具有独立的胶凝性能，但是高钙粉煤灰在煤灰高温燃烧过程中，可以形成硅、铝的钙盐，使其具有独立胶凝作用。因此，为了提高粉煤灰的应用性能，有的火电厂根据需要在燃煤中适量加入一些石灰来增加钙含量，以提高其胶凝性能【7】。 表1 粉煤灰的物理性能 物理性质 密度 （） 松散干容重 () 细度 ) 孔隙率/% 波动范围 2~2.3 550~800 2700~3500 60~75 表2 粉煤灰化学成分分析 成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 烧失量 含量% 43~56 20~35 4~10 0.5~1.5 0.6~2.0 1.0~2.5 0.3~1.5 3~20 粉煤灰的化学成分(表2【6】)以SiO2和Al2O3为主，次要成分为CaO和Fe2O3以及少量的MgO和SO3等，其中粉煤灰的主要氧化物SiO2、Al2O3、Fe2O3这三者的总和一般大于70%【8】。 粉煤灰在锅炉中燃烧后基本上可分成晶体矿物及非晶体矿物两类。一般晶体矿物为石英、莫来石、磁铁矿、氧化镁、生石灰及无水石膏等；非晶体矿物为玻璃体、无定形碳及次生褐铁矿，其中玻璃体含量占50%以上【9】。 粉煤灰的结构是在粉煤灰燃烧和排除过程中形成的，比较复杂。在显微镜下观察，粉煤灰是结晶体、玻璃体及少量未燃碳组成的一个复合结构的混合体【9】。 由于粉煤灰的活性很高。粉煤灰在建材中应用，其理论依据主要在于潜在的火山灰活性。而且粉煤灰中含有大量的球形或微珠状的颗粒，具有较小的表面积，适于填充于混凝土的空隙，在混凝土用水量不变的情况下，能大大提高混凝土的凝结性能。 粉煤灰在建筑领域的利用具有以下特点： 利用范围广。 利用量大。 利用程度高。 节约能源，降低成本。 粉煤灰具有火山灰活性，能与碱性物质发生“凝硬反应”，生成水泥质水化凝胶物质。 用作水泥或混凝土掺料时，减水效果显着、有效改善混凝土和易性、增加抗压和抗弯强度、提高抗渗和抗蚀力，同时具有减少泌水和离析、降低水化热和干燥收缩率等功效。还可利用其残余碳，在煅烧水泥熟料时可节约燃料【10】，降低水泥的生产能耗。因此，粉煤灰用于水泥生产，体现经济效益和社会效益相结合，集中表现在节约燃料、增加产量、降低能耗、降低产品成本、改善水泥某些性能及保护环境方面，是一种有发展前途的新型绿色建筑材料。 泛指掺加粉煤灰的混凝土。粉煤灰在混凝土中主要有4个作用：改善新拌混凝土和易性；提高混凝土后期强度；降低混凝土水化热；抑制混凝土碱骨料反应。 实践证明配置混凝土混合料时，掺入一定数量和质量的粉煤灰，可达到改善混凝土性能、节约水泥、提高混凝土和工程质量，以达到降低成本和工程造价的目的，实现粉煤灰经济效益和社会效益一体化