低烧失量Ⅲ级粉煤灰的应用

陈强

（沧兴商砼沧县有限公司， 河北　沧州　061000）

低烧失量Ⅲ级粉煤灰的应用

陈强

（沧兴商砼沧县有限公司， 河北沧州061000）

按 GBJ146－90规定 Ⅲ 级粉煤灰主要用于 C30以下的无筋混凝土，本文讨论了适当掺量的低烧失量的 Ⅲ 级粉煤灰在 C30以上混凝土中的应用，结果表明掺入低烧失量的 Ⅲ 级灰对混凝土的强度和工作性能影响不大，流动性也有改善，可以应用于 C30及以上混凝土中。

烧失量； 粉煤灰； 混凝土

0　前言

粉煤灰主要是热电厂发电时的排放物，是煤粉经高温燃烧后形成的一种火山灰质的混合物。煤粉在炉膛中高温悬浮燃烧，大量可燃部分在炉内燃尽，不燃部分（主要为灰份）大量混杂在高温烟气中排出，被捕集的颗粒称为粉煤灰（80%～90%），少量从炉底排出，被称为炉底渣，或底灰（10%）。灰场占用了大片土地和良田；粉煤灰受风力的剥离作用扬入大气，造成空气污染；灰分下渗引起地下水污染和水质硬度增加；粉煤灰又是一种高分散度的固体集合物，不论排入河流、湖泊、海或人工湖均会造成地面水污染和河道淤塞。我国的能源结构仍然以煤为主，粉煤灰的排放量每年仍以相当高的比例增长。因此，对于粉煤灰的综合治理与利用，应该说是近时期环保工作者研究的重要课题。

细度是划分粉煤灰等级的指标之一，由于我国年产优质的 Ⅰ 级、Ⅱ 级粉煤灰较少，多为 Ⅲ 级灰。针对如何利用这部分粉煤灰，本文对低烧失量的 Ⅲ 级灰进行了试验。对电厂废物的综合利用搅拌站节省成本有一定的帮助。

1　粉煤灰的技术要求

黄骅港口电厂粉煤灰，由于电厂的煤燃烧比较充分，烧失量均低于1%，颜色发浅，但细度绝大多数都大于25%，为Ⅲ 级粉煤灰。粉煤灰等级的划分见表1。

表1　粉煤灰的等级划分

2　粉煤灰在混凝土中的活性作用

粉煤灰的活性包括物理活性和化学活性两个方面。物理活性是粉煤灰颗粒效应和微集料效应的总和，是一切与自身化学元素性质无关，又能促进制品胶凝活性和改善制品性能（如强度、抗渗性、耐磨性）的各种物理效应的总称，它是粉煤灰早期活性的主要来源。化学活性是指其中的可溶性SiO2、Al2O3等成分在常温下与水和水泥水化的氢氧化钙缓慢持续地发生化学反应，生成不溶、稳定的硅铝酸钙的性质，也称火山灰活性。粉煤灰化学活性的决定因素是其中的玻璃体含量，玻璃体中的 SiO2、Al2O3的含量及玻璃体解聚能力。粉煤灰的活性是粉煤灰颗粒大小、形态、玻璃化程度及其组成的综合反映。

3　试验用原材料

水泥：临港金隅 P·O42.5水泥，28d 水泥强度为56.8MPa，标稠用水量27.6%。

矿粉：天津大站 S95级矿粉，7d 活性89%，28d 活性104%。

粉煤灰：黄骅港国华电厂 Ⅲ 级粉煤灰，烧失量＜1%，细度29%，35%，38%，41%，均属于 Ⅲ 级灰。

粗骨料：5～31.5mm 山东青州碎石，压碎值9%，含泥量0.5%。

细骨料：河砂中砂，细度模数2.4，含泥量2.0%。

外加剂：采用北京建工研究院生产的高性能聚羧酸外加剂。

4　试验方法及试验结果

参照 GB/T1596－2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》测定粉煤灰的细度、烧失量、需水量比和28d 活性指数。不同细度的粉煤灰的物理性能见表2。

表2　不同细度的粉煤灰物理性能

随着粉煤灰细度的增加，烧失量变化不大，略有增长趋势，但均小于1%，因为国华电厂的煤燃烧比较充分，粉煤灰中的含碳量较少。但细度加大的时候，粉煤灰的需水量逐渐变大，因为粉煤灰颗粒变粗之后，粉煤灰的“漂珠”类球型颗粒减少，且堆积密度变小，需水量逐渐加大，但增加幅度不大，主要因为粉煤灰的烧失量不高、含碳量少，吸附的水分就少。随着细度的加大，粉煤灰的活性逐渐降低，因为颗粒较小的时候的粉煤灰更容易与水泥水化产生的 Ca(OH)2反应，且反应比较充分，所以活性会随着细度的增大而减小，同样因为烧失量低，粉煤灰中的含碳量少，粉煤灰中的活性玻璃体的量较多，活性指数降低的变化幅度也不大。

（1）使用上述原材料分别配制 C30和 C35等级的混凝土，混凝土的配合比见表3。

表3　混凝土配合比　kg/m3

（2）参照 GB/T50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法》测定不同细度的粉煤灰对 C30和 C35混凝土抗压强度的影响，见表4。

表4　不同细度的粉煤灰对混凝土抗压强度的影响

通过大量的试验数据分析得出，随着粉煤灰细度的增加，混凝土的强度会随之下降，但强度下降的幅度不大，28d 抗压强度均能满足设计强度。

（3）根据 GB/T50080－2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》测定不同细度的粉煤灰对 C30和 C35混凝土测定坍落度，扩展度和1h坍落度经时损失，见表5。

表5　不同细度的粉煤灰对 C30混凝土工作性能的影响

从表5中可以看出，随着粉煤灰细度的增加，混凝土的坍落度逐渐减小，扩展度也减小，坍落度经时损失略有增加。这主要是因为细度增加了，粉煤灰颗粒变粗，球形的“漂珠”颗粒减少，需水量增加，坍落度和扩展度会相应的减小，由于粉煤灰的烧失量低、含碳量小，所以粉煤灰吸附的外加剂和水分就少，坍落度和扩展度减小幅度不大且坍落度经时损失都不太大，没有超过30mm/h，符合泵送混凝土正常施工的要求。

5　生产和施工中注意的事项

（1）由于粉煤灰较轻，混凝土坍落度不能过大，振捣时不能过振，避免粉煤灰上浮，影响表层混凝土的质量。

（2）由于粉煤灰早期的活性很低，如果早期失水的话会严重影响后期强度，所以粉煤灰混凝土振捣完毕后，应加强养护，表面立即覆盖薄膜并保持湿养护不得少于14d。

（3）粉煤灰混凝土的凝结时间相对较长一些，特别是温度较低时，缓凝更为明显，强度发展缓慢，在低温条件下施工应注意覆盖毛毡等保温措施。

（4）由于 Ⅲ 级粉煤灰较粗，需水量相对较大，当混凝土坍落度损失较大的时候可以适当提高外加剂掺量，减少粗灰吸附的部分外加剂，从而减少坍落度损失。

6　结论

（1）粉煤灰在混凝土中有主要有两种作用，一是起到微集料的作用，填充砂石之间的空隙使混凝土结构更加密实；二是受水泥水化的产物 Ca(OH)2激发作用，有一定的活性，但活性较低，主要影响混凝土的后期强度。

（2）粉煤灰的烧失量较小，普遍小于1%，燃烧的比较充分，含碳量较少，玻璃体等活性组分较多，所以低烧失量的粉煤灰的活性较高。

（3）试验数据证明，低烧失量（＜1%）的三级粉煤灰能应用于 C30及以上混凝土中，能够满足混凝土的设计强度和工作性要求。

（4）三级粉煤灰的价格要远低于Ⅰ级和 Ⅱ 级粉煤灰，为搅拌站节省了大量的成本，根据目前沧州市场 Ⅰ 级粉煤灰和 Ⅲ 级粉煤灰的价格，每方混凝土节省成本5元左右。

（5）保护环境。避免了电厂大量的Ⅲ级粉煤灰的浪费，电厂既清理了废料，又减少了粉尘污染，起到了节能减排的作用。

[1] 韩怀强，蒋挺大．粉煤灰利用技术（第一版）[M]．北京：化学工业出版社，2001(7)：19-22．

[2] GB/T1596—2005．用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S]．

[3] GB/T20146—2014．粉煤灰混凝土应用技术规范[S]．

［单位地址］河北省沧州市汪家铺乡汪家铺村（061000）

陈强（1986－），男，助理工程师，沧兴商砼沧县有限公司站长，主要负责搅拌站的生产和技术管理工作。