粉煤灰的物理化学性能.doc

粉煤灰的物理，化学性能及其应用技术研究 唐守清 (福建省华厦建筑设计院，福州 350007) 摘 要 本文研究了粉煤灰的物理化学性能，提出了粉煤灰脱炭利用的原理和技术，利用脱炭粉煤灰和高效早强减水荆的“双掺”技术，进行了水泥路面的试验研究，粉煤友替代水 泥量达20％ ，较好地解决了水泥路面中直接利用粉煤灰所存在的主要问题。 关键词 粉煤灰；物理化学性能；脱炭粉煤灰；路面修复 1 引言 粉煤灰的主要来源是以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉。我国是世界上最大的煤炭生产和消耗国家。全国煤炭产量的大约30％用于发电，产生的粉煤灰和炉底渣的量非常大。特别是改革开放以来，电力工业迅速发展，导致粉煤灰排放量逐年锐增。因此必须加强对粉煤灰物理、化学性能及其应用技术研究，否则将会给能源生产、资源利用和环境保护带来不可估量的严重后果。因此，长期被作为固体废弃物看待的粉煤灰，近年来随着国际性能源供需矛盾的加剧和对环境保护愈来愈高的要求，已引起了世界各国的关注，并对其利用进行了广泛的研究、试验和应用，取得了一定的成就，国外先进国家(欧盟、美国等)粉煤灰利用率已达70～80％ ，我国粉煤灰利用率亦达40～50％ ，对节约能源和改善环境起到了重要作用。然而，我国电厂排放的粉煤灰品质极不稳定，有80％ 以上的粉煤灰烧失量超过6％ ，有的达到20％ 以上，资源化性能较差，极大地限制了粉煤灰的应用范围和数量，是导致我国粉煤灰利用率偏低的重要原因。为实现能源节约和减少粉煤灰对环境的污染，开拓粉煤灰综合利用的新途径，本文对粉煤灰的物理、化学性能及在各种不同类别工程中的应用进行了探讨。希望本文对粉煤灰的综合利用以及环境保护有一定的帮助。 2 粉煤灰的物理化学性能[1，2] 2．1 粉煤灰的化学组成 以福建武夷山晶辉山庄技改工按照粉煤灰为例，其化学成分分析(表1)表明，粉煤灰中硅的含量最高，其次是铝，以复杂的复盐形式存在，酸溶性较差。铁含量相对较低，以氧化物形式存在，酸溶性好。此外还有未燃尽的炭粒、CaO和少量的MgO、Na20、K20、S03等。 表1 福建武夷山晶辉山庄技改工程化学成分（%） 成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O及K2O 烧失量 含量 45～59 21～28 4 1.5～2.0 0.3～0.8 0.7 0.9～1.4 10～15 2．2 粉煤灰的物理性能 按照粉煤灰颗粒形貌可将粉煤灰颗粒分为：(1)玻璃微珠；(2)海绵状玻璃体(包括颗粒较小、较密实、孔隙小的玻璃体和颗粒较大、疏松多孔的玻璃体)；(3)炭粒。其中大部分是海绵状玻璃体，颗粒分布极不均匀，必须通过研磨处理，改善其性能的差异性。 (1)粉煤灰的强度 粉煤灰是以酸性氧化物为主的玻璃相物质，它在水泥的水化产物形成的碱性环境中逐渐受到腐蚀，发生火山灰反应，形成C—S—H凝胶，减弱了OH一的浓度，促进了水泥的水化反应，对水泥石强度的增长起了重要作用。 以下将以晶辉山庄道路工程为例说明粉煤灰的强度特性。该混凝土采用“双掺”技术，即在混凝土中同时掺加粉煤灰和高效早强减水剂。 表2 C30 早强混凝土抗压强度和抗折强度试验表 试件序号 1.1～1.3 2.1～2.3 3.1～3.3 4.1～4.3 粉煤灰掺量 0% 10% 20% 30% 配合比 1:2.1:4 0.11:0.9:2.1:4 0.22:0.8:2.1:4 0.33:0.7:2.1:4 水灰比 0.5 0.49 0.46 0.45 减水剂(%) 2 2.25 2.5 2.75 试件序号 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 龄期(d) 3 7 28 3 7 28 3 7 28 3 7 28 抗压强度MPa 28.4 30.5 32.6 27.8 29.7 33.0 27.6 29.5 33.6 25.2 27.5 33.8 抗折强度MPa 3.3 4.2