膠凝材料學(xué)26

1、粉煤灰硅酸鹽水泥講演人：方周同組成員：呂振華 李雁11.國內(nèi)粉煤灰現(xiàn)狀2.粉煤灰性質(zhì)與潛能3.粉煤灰水泥在混凝土工程中的應(yīng)用4.粉煤灰水泥的前景21.國內(nèi)粉煤灰現(xiàn)狀燃煤發(fā)電是各國普遍采用的電力生產(chǎn)方式之一，燃煤所產(chǎn)生的大量粉煤灰、爐底渣的有效利用己成為世界性課題。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的發(fā)電廠每年產(chǎn)生的粉煤灰也在2億噸左右。目前，發(fā)達(dá)國家(歐美等)的粉煤灰利用率己高達(dá) 90 %，而我國目前的粉煤灰利用率只達(dá)到 45 %左右。 目前我國已有的 20 億噸粉煤灰累積堆存量。3粉煤灰堆積現(xiàn)場石家莊粉煤灰堆積廠發(fā)電站粉煤灰堆積廠4危害占用大量農(nóng)田嚴(yán)重污染大氣浸污地下水阻塞河道52.粉煤灰性質(zhì)與潛能2.1粉

2、煤灰的化學(xué)組成 粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料， 來源于煤中無機組分，而煤中無機組分以粘土礦物為主，另外有少量黃鐵礦、方解石、石英等礦物。下表為我國幾十個大型發(fā)電站粉煤灰的化學(xué)成分：成分SiO2Al2O3CaOFe2O3MgOK2ONa2OSO3燒失量變化范圍33.959.716.535.41.519.70.810.40.71.90.62.90.21.101.11.223.6平均值50.627.17.12.81.21.30.50.38.262.2粉煤灰的重要特性1. 形態(tài)效應(yīng)。粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)可以在混凝土材料中起到減水、引水、保水、釋水、潤滑、減阻、解絮、塑化、增漿、濃化、粘聚、增密、減氣、堵孔、調(diào)

3、凝、促硬等作用。2. 火山灰效應(yīng)。指低鈣粉煤灰的玻璃體中活性氧化硅、 氧化鋁與氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成膠凝性的水化鋁硅酸鈣，和高鈣粉煤灰的自硬膠凝性的性能。3. 微集效應(yīng) 。粉煤灰微珠具有極高的強度，其填充在水泥顆粒間的空隙， 既減少了毛細(xì)孔隙又起到了微骨架作用。隨水化作用的不斷進行，粉煤灰的水化產(chǎn)物與未水化的粉煤灰內(nèi)核的粘結(jié)力不斷提高，這也有利于提高粉煤灰的微集效應(yīng)。粉煤灰顆粒的微觀結(jié)構(gòu)72.3對粉煤灰摻入粒徑的研究直接將粉煤灰原灰摻入硅酸鹽水泥中，并不能得到具有優(yōu)異性能的水硬性材料，必須進行適當(dāng)?shù)那蚰?，使粉煤灰的粒徑分布合適，發(fā)揮其工程應(yīng)用價值。隨著粉磨時間的延長，中位徑略有上升，此時發(fā)

4、生了顆粒團聚，而后中位徑又發(fā)生了下降，粉磨的效果便顯示出來，大的顆粒基本上被細(xì)化，10 m20 m的顆粒量增多，使中位徑向小的方向移動；當(dāng)粉磨時間繼續(xù)增加時，中位徑又略有上升，說明粉煤灰顆粒又發(fā)生了團聚，在粉磨時間達(dá)到15 h時，中位徑已接近了2 h的程度，這時團聚已很嚴(yán)重了。8粉磨粉煤灰樣，分別粉磨1 h、2 h、5 h、10 h和15 h，制備5種粉煤灰樣，記為：A1、A2、A3、A4和A5，加上原灰A0共6份樣品。粉煤灰水泥的凝結(jié)時間隨著作為混合材摻入的粉煤灰粒徑的減小而呈有規(guī)律地變化。當(dāng)粉磨時間較短時，粉煤灰水泥的凝結(jié)時間先變小，在粉磨達(dá)到10 h時，凝結(jié)時間卻變長了，其中以5 h的凝

5、結(jié)時間最短，而15 h時的凝結(jié)時間卻又變小，可能是15 h時顆粒發(fā)生了團聚的原因。團聚對凝結(jié)時間的縮短有促進作用。9粉煤灰對水泥強度的影響水泥強度指水泥試件單位面積上所承受的外力，它是水泥最重要的性能。通過檢測6種粉煤灰水泥的3 d和28 d的抗折、抗壓強度，并繪制粉磨時間與強度的關(guān)系，見圖。從圖可以看出，粉磨5 h的粉煤灰顆粒（粒度集中在10 m20 m）的活性最佳，水化反應(yīng)最迅速，因而其水泥的強度最大。102.4粉煤灰水泥的強度從數(shù)據(jù)表可以看出，粉煤灰水泥的早期強度較低，但后期強度增長多，甚至比硅酸鹽水泥的強度都要高出許多，這是粉煤灰后期活性發(fā)揮的表現(xiàn)。11這個圖可以更直觀的看出摻入30%

6、粉煤灰水泥早期強度較硅酸鹽水泥低，而后期強度卻超過硅酸鹽水泥。并且，由于后期過程中，粉煤灰不斷與熟料析出的Ca(OH)2反應(yīng)，結(jié)構(gòu)更加密實，提高了水泥石的穩(wěn)定性，同時，由于水泥用量少，干縮性小，抗裂性也較好。123.粉煤灰水泥在混凝土工程中的應(yīng)用3.1對混凝土強度的影響 在固定水灰比時，用粉煤灰水泥制成的混凝土，粉煤灰也可單獨加入，可提高混凝土強度 10MPa20MPa以上。試驗和實踐證明粉煤灰和混凝土外加劑復(fù)合使用時可顯著減少用水量，改善混凝土拌合物的和易性，提高可泵性。133.2對混凝土抗裂性的影響注：膠凝材料組成分別為:Wl:空白100%C;W2:25%FA+75%C;W3:35%FA+

7、65%C;W4:45%FA+55%C。在混凝土后期水化過程中，未水化的水泥熟料繼續(xù)水化，水化產(chǎn)物的體積小于之前熟料和水的體積，將造成混凝土的收縮開裂，并且時間越久越明顯。粉煤灰本身取代了部分水泥用量，消除了混凝土后期過程中析出的氫氧化鈣等不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素。143.3對混凝土抗?jié)B性的影響混凝土的致密性直接影響其抗?jié)B性能，氣孔多的混凝土不僅防水性能很差，而且環(huán)境中的介質(zhì)還會滲透到內(nèi)部，對結(jié)構(gòu)進行瓦解破壞。當(dāng)粉煤灰水泥或是單獨摻入的粉煤灰占總膠凝材料的2530%時，具有比硅酸鹽水泥高四個抗?jié)B等級的抗?jié)B能力。153.4對混凝土碳化和鋼筋銹蝕的影響粉煤灰水泥中的粉煤灰，使混凝土孔結(jié)構(gòu)得到改善、降低混凝土孔隙率，并使混凝土孔結(jié)構(gòu)得到細(xì)化加大 CI離子擴散難度使 CI離子難以到達(dá)鋼筋表面，從而提高了混凝土的抗碳化能力和混凝土的耐久性。 163.5外加劑對早期強度的影響注：減水劑為四川省宜賓市江海混凝土外加劑廠所生產(chǎn)的復(fù)合型早強減劑。17 20時強度達(dá)到最大，早期強度和長期強度都得到了提高，尤其是后期 強 度，表明粉煤灰對混凝土中后期強度有很大的貢獻(xiàn)。如果對早期強度有較高要求，粉煤灰摻量一般不超過20%。184.粉煤灰水泥的前景 基于前面的實驗工作總結(jié)，粉煤灰水泥具有優(yōu)于一般硅酸鹽水泥的工程特性，是一種很好的膠凝材料。對于早期強度低的問題，可以通過添加早強劑和減水劑等水泥高效添加劑