低品质粉煤灰在混凝土中的应用.pdf

2 0 1 2 年 第 6 期 (总 第 2 7 2 期 ) Nu mb e r 6 i n 2 0 1 2 ( T o t a l N o 2 7 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI AND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 2 0 6 0 2 3 低品质粉煤灰在混凝土中的应用 孔亚 宁 ，谢国帅 ，徐旭 z 。刘数华 ( 1 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 2 ； 2 中国水电顾问集团 昆明勘测设计研究院，云南 昆明 6 5 0 0 5 1 ) 摘要： 国标将粉煤灰划分为三个等级， 其中I 、 I I 级粉煤灰在混凝土中已得到广泛应用， 而 I I I 级及等外灰， 即低品质粉煤灰， 由于其颗 粒粗、 含碳量大 、 活性低等缺点使其在混凝土中的应用受到限制。 对粉煤灰的碱性、 硫酸盐和氯盐改性的机理作了分析， 并简要论述了目 前低品质粉煤灰在混凝土中的主要应用形式： 作为掺合料和细骨料等。 为低品质粉煤灰在混凝土中的应用提供借鉴。 关键词： 低品质粉煤灰 ； 混凝土；等级划分；改性 ； 作用机理；应用形式 中图分类号 ： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 7 4 0 3 Ut i l i z a t i o n of l ow-qu al i t y f l y a s h i n c o nc r e t e KONG Ya - n i n g ， XI E Gu o s hu a i ， XUXu 2 , L US hu h u a ( 1 S t a t e Ke yL a b o r a t o r yo f Wa t e r R e s o u r c e s a n d Hy d r o p o we r E n g i n e e r i n gS c i e n c e ， Wu h a nU n i v e r s i i y ， Wu h an 4 3 0 0 7 2 ， C h i n a ； 2 H y d r o C h i n a Ku n mi n g E n g i n e e ri n g C o r p o r a t i o n ， Ku n mi n g 6 5 0 0 5 1 ， C h i n a ) Ab s t r ac t ： F l y a s h i S d i vi d e d i n t o t h r e e l e v e l s i n Chine s e Ni o n a l S t a n d a r d Th e fl y a s h o fI an d I I I e v e l h as b e e n wi d e ly a p p l i e d i n c o n c r e t e Bu t t h e r e a r e s o me l i mi t a t i o ns i n t h e a p p l i c a t i o n o ffly a s h o fI l I l e v e l a n d l e v e l o utsi d e t h e Na t i o n a l S t a nd a r d， b o th wi th l o w q u a l i t y， i n c o n c r e t e b e c a u s e t h i s k i n d o f fl y ash h a s c o a r s e p a r t i c l e s ， l a r g e c arb o n c o n t e n t an d l o w a c t i v i ty B r i e f l y ana l y z e s the me c h an i s m o f mo d i fi c a t i o n o f a l k a l i n e ， s u l p h a t e a n d c h l o ri d e a n d e x h i b i t s the ma in a p p l i c a t i o n s o f f l y a sh wi t h l o w q u a l i t y i n c o n c r e t e ： r e p l a c i n g c e ment and r epl a c i n g fi n e a g g r e g a t e s ， e t c Pr o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e a p pl i c a t i o ns o ffl y ash wi t h l o w q u a l i t y i n c o n c r e t e Ke y w o r ds ： l o w- q ua l i t y fly a s h； c o n c r e t e； g r a d e d i v i s i o n； mo d i fi c a t i o n； f u n c tio n me c h a n i s m； a p p l i c a tio n f o r ms 0 引 言 粉煤灰的综合利用一直受到国家的重视， 2 0 1 0年粉煤灰综 合利用量达 3 0 0亿 t ， 综合利用率已达 6 9 ， 但积存量仍然惊 人， 堆存量仍在继续增加 ， “ 十二五” 规划提出到 2 0 1 5年粉煤灰 综合利用率提高到 7 0 ， 新增 6 0 0 0万 t 年利废能力的目标 1 。 早在 2 0世纪 5 0年代粉煤灰已在混凝土中开始应用。 目前 ， 在 建材工业、 建筑工程及筑路工程的混凝土中利用的粉煤灰约占 粉煤灰综合利用的 9 0 左右2 - 3 。 粉煤灰在混凝土中的应用 ， 已 经成为粉煤灰高附加值利用的主要途径。 国标将粉煤灰划分为 I 、 I I 、 I I I 级。 低品质粉煤灰 ， 即m级及 等外灰。 一方面我国能满足 I 、 I I 级的灰太少，尤其是在原状灰 中。 目前收集到的符合 I 级标准的粉煤灰约占排灰量的 5 ， 导 致电厂排放的大部分粉煤灰不能用于结构混凝土， 甚至低早期 强度的水工混凝土刚 ； 另一方面我国部分地区优质粉煤灰供应 紧缺， 而远距离运输将提高生产成本。 由于技术装备比较落后， 与国外先进技术还存在很大差距。 所以， 在混凝土中利用好低品 质粉煤灰， 如今显得十分重要。 只有利用好低品质粉煤灰 ， 才能 突破对粉煤灰掺量和质量限制这一瓶颈， 才能真正发挥粉煤灰 的经济、 环保及节能等综合效益。 1 粉煤灰等级划分 国标 粉煤灰混凝土应用技术规范 突出强调粉煤灰的四项 指标分别是细度、 烧失量、 需水量比和三氧化硫含量。 根据国标 规定， 将粉煤灰按其质量指标划分为 3 个等级， 如表 1 。 表 1 粉煤灰等级划分 等级细度 ( 4 5“ m) 烧失量 需水量 比 ， o 0 三氧化硫含量 由于国内尚没有综合评定指标， 粉煤灰的分级在一定程 度上限制了对低品质粉煤灰的应用， 而其他一些国家的标准 则相对有利于低品质粉煤灰特性的利用 ， 如美国粉煤灰标准 AS T MC 6 1 8 规定， 如果灰的烧失量或细度超出标准规定的范围， 可以采用复合因素进行评价， 即烧失量 细度 2 2 5 ， 英国也根 据此复合因子判断粉煤灰的减水能力并划分为若干等级 。 一 般来说， 粉煤灰越细， 烧失量越小， 相应的需水量越低 ， 火山灰活性越高。 粉煤灰细度大， 疏松多孔的玻璃体含量和未然 碳粉含量多， 相对细小致密的玻璃微珠少， 滚珠作用减弱 ， 增加 了需水量； 粉煤灰烧失量大， 含粗大多孔的碳量高， 一方面其遇 水后形成憎水膜， 影响粉煤灰的火山灰反应 ， 另一方面其吸附 减水剂等 ， 达不到外掺剂预期效果 ； 粉煤灰中的硫酸盐大都是 可溶性组分 ， 以三氧化硫计算 ， 对粉煤灰用作混凝土掺合料具 有提高混凝土早期强度作用。 但如果三氧化硫含量过高， 硫酸盐 与 C a ( O H) 作用 ， 生成 C a S 0 4 ， C a S O 和水泥中铝酸三钙的水 收稿 日期 ：2 0 1 l - 1 2 - 2 8 基金项 目：中央高校基本科研业务费专项资金资助课题( 1 1 1 0 3 9 ) ； 建筑安全与环境国家重点实验室开放基金资助课题( B S B E 2 0 0 1 0 2 ) 7 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 品质粉煤灰作为混凝土掺合料是可行的， 它的耐久性和力学指 标基本满足要求 6 1 。 低品质粉煤灰作为掺合料， 在低水胶 比下， 主要通过发挥其活性效应和微集料效应， 以提高混凝土早期强 度， 并配置较高强度混凝土1 12 - 13 1 。 并且低品质粉煤灰混凝土和普 通混凝土简支梁在抗弯和抗剪的宏观力学性能上没有明显差 别【 1 4 1 。 掺有激发剂的大掺量 级粉煤灰混凝土具有抗碳化和抗 钢筋锈蚀性能， 其抗侵蚀性能甚至优于普通对比混凝土t 1 。 3 2 作为细骨料 粉煤灰代替细骨料， 不仅可以充分发挥粉煤灰的三大效应 ， 即形态效应、 微集料效应( 最主要的效应) 和活性效应， 改善混 凝土性能， 而且可减少燃煤废弃污染， 缓解天然砂缺少危机。 低 品质粉煤灰代替细砂已经有不少试验研究。 例如， 杨东宁t l 司 等人 试验得出 级粉煤灰按体积比按质量代替细砂流动性好。 3 3 其他 低品质粉煤灰还可以制备干拌砂浆粉以保证建筑工地整 洁 ， 生产高掺量粉煤灰蒸压砖等 一。 除了以上传统的应用形 式， 由于粉煤灰和水泥两者有着不同的特性及各 自适宜的使用 环境 ， 覃维祖提出进行配合比设计时 ， 应该将粉煤灰看作混凝 土的一个独立组分 ， 以达到提高混凝土重要性能的效果 。 独立 的配合比设计方法有待进一步研究。 4 总结 我国是粉煤灰等工业废渣排放第一大国。 低品质粉煤灰在 混凝土中应用， 应以整体论科学思想加以引导， 加强与其他学 科交流， 深入反应机理 、 预处理等方面的基础性研究， 充实粉煤 灰激发等前瞻性研究， 努力追赶国外先进水平。 积极探索低品质 粉煤灰在混凝土中的应用形式， 充分挖掘低品质粉煤灰各项潜 能， 实现混凝土技术的可持续发展 ， 为粉煤灰综合利用提供持 续发展的后劲。 参 考文献 ： ( 1 】中国建筑学会建筑材料分会建筑材料行业发展及工程应用 R 】 北 京： 中国建材工业出版社 ， 2 0 1 1 ： 2 5 - 2 7 2 1 刘数华， 方坤河粉煤灰综合利用现状综述叨 福建建材， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 8 9 【 3 1 席勇浅谈粉煤灰综合利用协 中国资源综合利用， 2 0 0 9 ， 2 7 ( 3 3 ： 1 5 1 8 4 】 覃维祖粉煤灰在混凝土中的应用忉 粉煤灰综合利用， 2 0 0 0 ( 3 ) ： l - 7 【 5 】邓初首 粉煤灰品质指标的解读与灰质评价标准的分析 】 混凝土， 2 0 0 4 ( 1 2 ) ： 1 6 1 8 【 6 】 赵亚明， 于涛 掺低品质原状粉煤灰的混凝土强度及抗冻性研究【 J 】 房材与应用 ， 2 0 0 2 ， 3 0 ( 3 ) ： 2 8 3 1 【 7 】 钱觉时 粉煤灰特性与粉煤灰混凝土 M I 北京： 科学出版社 ， 2 0 0 2 ： 1 1 1 1 1 2 8 】冷发光， 张仁瑜 ， 等_ 氏品质粉煤灰和矿渣( 磷渣) 混合粉磨掺合料特 性的分析研究 J 】 建筑砌块和砌块建筑， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 4 5 _ 4 8 9 19 刘淑兰 觥粉煤灰改性及改性剂用量的测定 东北公路， 2 0 0 1 ， 2 4 ( 4 ) ： 4 4 I 8 【 1 O 】 乔秀臣， 林宗寿， 寇世聪 ， 等 用碱式硫酸盐激发废弃粗粉煤灰的研 究叨- 武汉理工大学学报， 2 0 0 4 ， 2 6 ( 6 ) ： 8 - 1 0 【 1 1 1 梁朝军， 余斌 激发剂对低品质粉煤灰水泥胶砂强度促进作用的研 多 J 1 山东建材 ， 2 0 0 6 ， 2 7 ( 4 ) ： 2 l 一 2 3 【 l 2 】 张超， 曾力 大掺量低品质粉煤灰在中高强混凝土中的作用机理分 析 J 1 混凝土， 2 0 0 5 ( 2 ) ： 3 4 3 5 【 1 3 】 林旭健， 林锋挺 大掺量低品质粉煤灰配制中高强度混凝土 J 】 混凝 土。 2 0 0 4 ( 3 ) ： 2 9 3 1 【 1 4 】 林旭健， 林锋挺 大掺量低品质粉煤灰混凝土简支梁受弯试验 J 】 福 州大学学报， 2 0 0 4 ， 3 2 ( 2 ) ： 1 7 8 1 8 3 【 1 5 I AN G L i n - h u a ， L I U Z h e n - q i n g D u r a b i l i t y o f c o n c r e t e i n c o r p o r a t i n g l a r g e v o l u me s o f l o w - q u a l i t y fl y a s h J c e m e n t a n d c o n c r e t e r e s e a r c h ， 2 0 0 4 ( 3 4 ) ： 1 4 6 7 1 4 6 9 【 1 6 】 杨东宁， 赵明明， 邓崧I I I 级粉煤灰代替细砂的试验研究啊 混凝土 ， 2 0 0 6 ( 8 ) ： 4 4 - 4 6 【 l 7 】 尹维新 电力学报， 2 0 0 4 ， 1 9 ( 3 ) l 8 5 -1 8 6 【 l 8 】 李相国， 何真， 梁文全， 等粉煤灰系列干拌砂浆粉的试验研究【 J 】 建 筑石膏与胶凝材料， 2 0 0 2 ( 1 1 ) ： 2 9 3 1 【 1 9 】 覃维祖刑用粉煤灰开发高性能混凝土若干问题的探讨叫 建筑材料 学报， 1 9 9 9 ， 2 ( 2 ) ： 1 5 3 1 5 8 作者简介 ： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 孔亚宁( 1 9 8 8 一 ) ， 男， 硕士研究生， 主要从事水工建筑材料 研究。 武汉大学工学部七舍 1 3 2 室( 4 3 0 0 7 2 ) 1 5 0 0 71 2 7 6 6 5 三一泵零故障浇筑 日本第一高楼将参建“ 读卖新闻大厦” 大阪阿倍野中心大厦地面高度约 3 0 0 m， 建成后将是E t 本的第一高楼。 在这一重大项 目 施工设备的选择上， 日 方十分慎重。 从最 初对三一品牌的疑虑重重到最终实现合作， 转折源于 2 0 1 1 年那场地震。三一无偿提供 6 2 米泵车驰援 日 本福岛核电站， 其民族大 义、 产品质量、 服务技能， 赢得了国际社会的认可， 也让 日方代表刮目相看。随后经进一步考察， 三一拖泵被选中于当年 8月 2 3日， 正式进驻第一高楼项 目工地。 目前 ， 大阪阿倍野中心大厦建设已超 2 0 0m， 三一 H B T 9 0 C H2 1 2 2 Din 型号拖泵承担了主要泵送任务， 已浇筑混凝土 40 0 0 m3 ， 未出现任何故障。 大楼施工方花菱集团对三一的产品及服务十分满意。 据介绍， 在设备进场前， 特服工程师们除严格检测设备外， 还 对客户操作手做了详细的安全、 操作 、 保养以及拖泵整个机械、 电气、 液压系统的培训。为打破语言障碍， 特服工程师们还为设备增 添了许多日文标识。每次泵送施工前 ， 三一的特级服务工程师都会提前赶到工地排查设备可能存在的问题， 并记录泵送过程中高 度、 压力、 换向次数等参数。 每月一次的全面体检更是必不可少， 一系列清洁保养， 让设备焕然一新。 为了确保设备正常施工， 三一为 拖泵配备了3万多美元的备用配件以及一台备用拖泵。目前为止， 拖泵运行了2 0 0多小时， 经检查， 其眼镜板、 切割环、 砼活塞等易 损配件磨损正常， 除了设备正常保养更换的滤芯和机油外， 没有更换过任何配件。优质的配件质量让客户减少了投入成本， 更让施 工方放心。 现在大楼建设已超 2 0 0m， 但 日本目前没有泵送 2 0 0m以上高楼的经验， 为此， 三一的特级服务工程师们给出了很多有关 布管、 清洗管道的建议 ， 保证了设备施工的正常进行。据介绍， 三一泵的高低压一键切换、 自动退活塞、 双发动机系统等技术， 已经得 到客户的认可。未来， 三一也将针对 日本市场， 对设备进行改进升级， 使产品更加适合日本本地市场需求。 值得一提的是 ， 三一拖泵在阿倍野中心大厦的优越表现 ， 赢得了日 本市场的关注与信赖， 品牌知名度进一步提升。据三一 日 本 公司副总经理杨丙龙介绍， 三一一台 H B T 8 0 C 1 8 1 8 D拖泵， 被选中于今年 6月参与东京“ 读卖新闻大厦” 建设。该大厦泵送高度为 2 0 0 m， 泵送的部分混凝土强度达到了 C1 5 0 。 76 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m