浅析粉煤灰在新型建筑材料中的应用

2015-04-16解鸿玺

建材与装饰 2015年37期

关键词：混合材料建筑材料集料

解鸿玺

（克孜勒苏柯尔克孜自治州第一建筑安装工程有限责任公司 845350）

浅析粉煤灰在新型建筑材料中的应用

解鸿玺

（克孜勒苏柯尔克孜自治州第一建筑安装工程有限责任公司 845350）

为了对粉煤灰进行进一步的开发，生产出更加节能环保的新型建筑材料产品，降低粉煤灰对环境的污染，我们应针对粉煤灰进行进一步的研究，让其转变成为可再生资源。如借助于某种处理技术将其变废为宝，让本来的废弃物变为能够产生经济效益的商品。在研究过程中我们发现，粉煤灰在新型建筑材料中的应用为工程化、产业化发展格局提供了依据，不仅能够达到节能降耗的目的，同时还可以极大的提升建筑工程的经济效益。

粉煤灰；新型建筑材料；应用

现阶段国内粉煤灰年排放量约为2.1t左右，而随着发电厂数量的持续上升，粉煤灰的排放量也会不断增加。预计到2020年左右，粉煤灰年排放量将会是目前三倍左右的数字，加之我国现阶段大约有超过20亿t粉煤灰累计堆存量，总堆存量会超过30 亿t[1]。若我们不采取措施，必然会导致更多扬尘、雾霾天气，如果这些粉煤灰进入自然水域便会导致河道堵塞，对水生物造成极大的危害。所以，粉煤灰的处理与综合利用问题近年来受到了越来越多的关注，怎样将粉煤灰变废为宝，应用到建筑材料中来，这是我们必须要深入研究的课题。

1 新型建筑材料发展现状及前景

最近十余年来，我国建筑行业得到了突飞猛进的发展，各种新型墙体建筑材料也层出不穷，应用范围越来越广泛，技术水平持续提升，节能建筑越来越多，获得了非常明显的社会和经济效益。“十一五”期间，我国墙体建筑材料行业发展与调整病重，逐渐构成了相对稳定的发展格局，建筑材料行业也获得了非常快速的发展。随着社会主义市场经济的持续快速发展，居民住宅也成为了新的消费热点，尤其是社会主义新农村建设和城乡一体化战略的提出，建筑行业必然会迎来新的发展机遇。按照经济学家的分析，如果GDP增长速度超过8%时，房地产业会获得快速发展。据相关预测，我国房屋年竣工面积将会达到20亿m2，建筑业增加值年平均8000亿元，而城乡住宅年需求量必然会保持在15亿m2左右，这也为新型建筑材料的开发和应用提供了非常好的发展机遇和市场环境。

粉煤灰指的是发电厂以及各类燃烧锅炉所排放的固体废弃物，属于产量最大的一种工业废渣，粉煤灰不但会对环境造成污染，同时还会占用大量的土地。因此如何让粉煤灰变废为宝，进行综合利用，是当前必须要考虑的问题。

2 粉煤灰在新型建筑材料中的应用

2.1 高活性粉煤灰水泥混合材料

一直以来，我们利用粉煤灰作为混合材料而生产的水泥一般存在早期强度低的缺陷，目前所开发的高活性混合技术完美的解决了这个问题。处理后得到的高活性粉煤灰混合材料的性能在很大程度上优于矿渣。利用高活性混合材料取代矿渣作为水泥混合材料，不但能够增强水泥的强度，还能够在很大程度上提升其产量，相对来说要比掺量相同矿渣得到的水泥增加一个标号。而这也与当前国际上比较先进的高标号水泥+大掺量粉煤灰+高效减水剂的做法相同。利用这种高活性粉煤灰混合材料可以有效的防治一般粉煤灰水泥的缺陷，不但能够增强其早期强度，同时还可以极大的改善混凝土的性能。

2.2 绿色高性能高掺量粉煤灰混凝土

粉煤灰在建筑混凝土材料中的应用早在20世纪50年代就已经开始研究。因为粉煤灰的优势明显，其活性较高、质量均匀，因此也为其在混凝土材料中的应用提供了良好的条件。过去的混凝土内硅酸盐水泥不但会造成矿物能源的浪费，同时对于生态环境也会产生很大的消极影响。现阶段，高掺量（40%）粉煤灰混凝土已经越来越广泛的应用在各种建筑混凝土材料的生产过程中。高掺量粉煤灰混凝土不但能够降低20%水泥的使用量，降低对资源和能源的消耗，同时还能够大量的处理粉煤灰。高掺量粉煤灰混凝土的后期强度、水化热、抗冻性等方面都要明显的优于一般的混凝土，这种高掺量粉煤灰混凝土具备较强的机械性能以及耐久性，通常应用与路基与筑坝工程中。

2.3 高掺量粉煤灰烧结砖

传统的粉煤灰制砖一般是蒸汽制粉煤灰砖、免烧粉煤灰砖。而传统的方式所生产的粉煤灰砖不但存在非常大的质量缺陷，同时在生产过程中难以控制，因此其发展受到了很大的阻碍。现阶段应用比较多的是高掺量粉煤灰烧结普通砖以及高掺量烧结多孔砖。高掺量粉煤灰烧结砖的特点在于吃灰量大，其强度相对普通砖来说更高，但是重量会明显降低20%左右，高掺量粉煤灰烧结砖的导热系数较小且容易干燥。但是目前国内生产的高掺量粉煤灰砖依旧存在一些质量问题，其原因就在于但粉煤灰的掺量过多，因此必须严格控制。

2.4 粉煤灰用作衬砌材料

利用固化剂来对粉煤灰、石屑以及煤渣等进行固结组合，可以有效的处理早期强度低、抗冻性差等问题。通过固化剂的应用，固化粉煤灰作为衬砌防渗材料，能够明显的增强其抗冻性能以及防渗能力，同时其成本造价相对于传统材料来说可以降低30%左右，因此利用固化剂对粉煤灰、石屑以及煤渣进行固结的材料是渠道防渗工程中应用最为广泛的材料。另外，这种材料还能够在电厂灰坝护坡以及水库加固护坡等建筑工程中得到非常普遍的应用。

2.5 生产轻集料和空心砌块

轻集料以及使用轻集料所配置而得到的混凝土属于一种轻质、保温性能较强的新型建筑材料，一般能够用于建造大跨度桥梁以及高层建筑。轻集料的质量一般来说是由粉煤灰的性质与基本成分所决定的。适用于烧制轻集料的粉煤灰通常含有SiO2以及Al2O3等元素，其中的碳含量不超过12%。利用粉煤灰所生产的轻集料能够当作是骨料，加入部分外加剂和水，搅拌成型后制作而成的空心砌块非常稳定，能够代替全部砂石与部分水泥。同时，这种空心砌块还具备强度高、质量轻、成本造价低廉以及应用效果好等优势，属于一种发展前景非常大的新型墙体材料。另外，也可以用粉煤灰作为骨料，以磨细生石灰或者石膏当作是胶结材料，通过振动成型、蒸汽养护等制作而成的空心砌块，这类砌块的性能非常稳定，和普通砖比起来强度更高，且生产成本更低，同时还兼具了隔音以及隔热等效果[2]。

2.6 粉煤灰作路基填料

近年来我国公路工程越来越多，粉煤灰在路基的填筑方面也得到了非常普遍的应用。粉煤灰是一种渗透性能较强、中等压缩性的大孔隙材料。粉煤灰的粒径与级配和粉砂比较相似，其液限高达60%以上，所以其持水能力更强。击水粉煤灰的强度较高，非饱和粉煤灰的φ值通常大于30度，同时拥有一定的粘聚力[3]。饱和之后粉煤灰的强度以及变形降低较小，说明其水稳性良好。在公路路基的填筑作业中应用粉煤灰材料，不但可以有效的解决填料问题，同时还为粉煤灰的综合利用打开了一个新的路子。因为粉煤灰非常容易压实且压实含水率较高，抗碱强度相对于其他天然材料更强，不会受到气候变化的影响，在施工中能缩短工程工期，降低成本。

3 粉煤灰综合利用的问题及发展

节能降耗，发展绿色经济是我国经济发展的必然趋势，积极应用推广绿色环保材料是其有效途径。利用工业废渣来生产一些材料产品能够降低粉煤灰对环境产生的污染，达到节能降耗的目的，而使用粉煤灰生产新型建筑材料也能够获得国家相关部门的支持。但是我们也应当看到，在粉煤灰的应用过程中依旧存在一些问题需要进一步的研究：①利用面还不宽泛，所能够生产的材料类型还不多，特别是吃灰量较大的产品较少；②我国对于粉煤灰的利用还处于初级研究阶段，具有高附加值的产品较少；③粉煤灰综合利用尚未达到一定的规模，所以从整体上来看其经济效益还不是很高。

粉煤灰的生产开发技术必然会朝着砌筑、回填技术等方面发展，因为这些技术的工艺相对简单同时吃灰量较大，是我们需要积极推广的技术，而粉煤灰高强混凝土是需要进一步完善的技术，粉煤灰空心烧结砖、混凝土空心小切块等是未来开发的热点。未来开发研究的重心可以从下面两个方面来说：①大掺量粉煤灰制品，不管是从节能降耗、保护环境，或者是从节约土地成本而言，大掺量粉煤灰制品都是一个非常好的选择，比如说利用粉煤灰来当作是农作物播种的覆盖物、建材中黄沙的替代物、水泥生产的掺合料或者公路修筑热基层等，都能够获得非常好的经济效益；②针对砖系列产品进行重点开发，在免烧结、免蒸养自然养护工艺中，粉煤灰的灰量基本上可以满足80%之上，外加剂的应用还能够让制品进行干压性生产，同时也可以利用挤出成型法来进行工业化规模生产，在提升效率的同时保证了材料质量。