FA-CG混凝土建筑墙体砌块的配制

摘要：FA-CG混凝土建筑墙体砌块与传统的墙体材料相比具有诸多优点，由于使用了高掺量发电厂工业废料的FA和CG，既保护生态环境，又降低生产成本。本文的部分原材料为阜新发电厂废弃的FA和CG，配制FA-CG混凝土建筑墙体砌块;养护后进行试验，测定相关技术指标满足《规范》要求，最后总结试验中的技术要点。研究结果为现代墙体材料发展提供技术参考。

关键词： FA-CG;混凝土建筑墙体砌块;配合比

目前，粉煤灰和煤矸石（粉煤灰Flyash，简称FA，煤矸石Coal Gangue，简称CG）排放量是最大的，FA不仅占用耕地，而且排放出的有害气体对大气、水和土壤都会造成严重的污染。煤资源普遍用于各个行业，因此，大量的FA和CG排放将会维持较长一段时间。近年来，火力发电发展迅速，FA和CG排放剧增，然而利用却远远落后，FA和CG已成为困扰企业发展，破坏环境的一个难题。19世纪60年代，FA和CG综合利用被社会关注，政府和科研院所已经历近60年的努力，FA和CG利用已有较大改善。当基础建设放缓，FA和CG的利用也会随之降低。因此，FA和CG综合利用是社会发展和人类生存的必然选择。

FA和CG已成为有用的建筑原材料，广泛用作混凝土掺和料，生产各种新型建筑材料制品，已取得了很多成果[1，2]。本试件为FA-CG混凝土建筑墙体砌块，抗压强度Mu10;尺寸为<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中国房地产业2019-7（正文）＼Image＼image1_2.pdf>;空心率49.03%;粗骨料采用CG。

FA-CG混凝土建筑墙体砌块是当前发展速度最快的新型建筑墙体材料之一。FA-CG混凝土建筑墙体砌块结构自重较轻，从而降低地基沉降量，节省地基处理成本，缓解地基变形引发的工程事故;FA-CG混凝土建筑墙体砌块的使用提高了建筑物的隔音，隔热效果;FA-CG混凝土建筑墙体砌块较传统混凝土建筑砌块轻5Kg，提高了工程质量和施工效率。尤其是，环境保护意识的增强和对FA和CG性质的充分认识，FA-CG混凝土建筑墙体砌块的发展将会继续升温。本文通过原材料配合比试验，研制出规格：390mm<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中国房地产业2019-7（正文）＼Image＼image2_2.pdf>190mm<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中国房地产业2019-7（正文）＼Image＼image3_1.pdf>190mm，Mu10的FA-CG混凝土建筑墙体砌塊。本试验件FA-CG混凝土建筑墙体砌块既符合设计要求，又符合物理力学性能和外观质量要求。

一、FA-CG混凝土建筑墙体砌块原材料及试验过程与结论

（一）FA-CG混凝土建筑墙体砌块原材料

FA是一种固体颗粒，能在空气中流动，并能被专业设备收集的粉状物质[1]。本试验采用阜新发电厂废弃的FA。燃煤在锅炉中充分燃烧，然后从烟道排出，经静电除尘，最后收集获得的FA。阜新发电厂的FA属于硅铝型FA，因此有良好的化学性能。结晶相和玻璃相存在于FA中，玻璃相和结晶相各占一半。玻璃相含量决定FA活性，而掺入废料生产的FA-CG混凝土建筑墙体砌块主要取决于FA活性，即FA中的玻璃相含量。阜新发电厂FA属于<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中国房地产业2019-7（正文）＼Image＼image4.pdf>级灰，可以用于生产FA-CG混凝土建筑墙体砌块。另外，FA-CG混凝土建筑墙体砌块拌合料中掺入FA，可以改善和易性，抑制泌水，降低水化热，改善耐久性，提高后期强度。

CG物理和化学成分因煤矿系不同，产出部位和产出方式不同而不同。通过现场取样本，试验，分析，进行了全面的试验研究。在选择FA-CG混凝土建筑墙体砌块原材料时，要求CG具有较高的抗压强度和水稳性;同时，要求烧失量小、有机质少，并且要求其容易达到规定压实度。

最后，阜新地区FA和CG具有化学活性成分的相似性，已达到原生材料的抗压强度及其它指标。同时，具备与水泥作用的水稳条件。

粗集料为阜新CG，视密度1800kg/m3;中砂细度模数2.5-2.9，视密度2650kg/m3，掺入FA，32.5矿渣硅酸盐水泥和自来水。

（二）FA-CG混凝土建筑墙体砌块试验过程及结论

由均匀设计理论[3，4]设计试验。均匀设计原理是1978年由优选法和正交设计法的基础之上提出的，用于导弹设计。该法提出了5个影响因素的试验，希望每个影响因素的水平数要多于10，而试验总数不超过50，方开泰和王元经过几个月的共同研究，提出的试验设计方法，应用后效果显著。本试验采用均匀设计，明显提高试验效率。本试验采用掺灰量、掺砂量、水灰比、水泥用量作为影响因素，共设计12组每组8个试块，经蒸汽养护后测其强度。得到其平均抗压强度为1#：11.30MPa; 2#：11.18MPa; 3#：9.26MPa; 4#：10.22MPa; 5#：11.57MPa; 6#：10.70MPa; 7#：9.74MPa; 8#：10.69MPa; 9#：10.83MPa; 10#：12.60MPa; 11#：12.20MPa; 12#：10.84MPa。满足Mu10强度要求的为1#、2#、4#、5#、6#、8#、9#、10#、11#、12#，但相差不大，可以证明试验基本达到预期的目标。技术指标测试结果为表观密度为1020 kg/m3，抗冻性强度损失为9.6%，抗冻性质量损失为2.3%，已符合Mu10轻集料混凝土建筑墙体砌块的各项技术指标。综合考虑强度、经济性和耐久性，采用5#FA-CG混凝土建筑墙体砌块配合比投入生产。试验后，进行建立数学模型，进行回归分析，设计参数符合行业标准《粉煤灰小型空心砌块（TC862-2000）》和《轻集料混凝土小型空心砌块（GB/T15229-2011）》的要求，再次证明采用5#配合比生产FA-CG混凝土建筑墙体砌块是最佳配合比。

二、 FA-CG混凝土建筑墙体砌块技术要点总结

（一）确定FA-CG混凝土建筑墙体砌块拌合料配合比

FA-CG混凝土建筑墙体砌块的强度、干缩率、碳化系数、经济性和耐久性直接影响配合比设计。根据原材料特性，参考试验和现场确定均匀设计表各因素，合理安排试验，并进行回归分析。

（二）提高FA-CG混凝土建筑墙体砌块FA活性

FA属于火山灰质材料，硅铝酸盐玻璃体中的活性组分SiO2、Al2O3与Ca（OH）2发生化学反应，生成具有一定强度的凝胶物质[5]。生成物中的可溶性SiO2、Al2O3少，因此FA-CG混凝土建筑墙体砌块早期抗压强度偏低，对FA-CG混凝土建筑墙体砌块生产不利。当有FA存在时，使可溶性的SiO2、Al2O3溶出，对其反应活性的激发有利，FA-CG混凝土建筑墙体砌块的抗压强度有显著提高。

（三）关注FA-CG混凝土建筑墙体砌块含水率变化

FA掺量过大，原材料中含水率难以控制[6]。如果加水过多，

则会导致FA-CG混凝土建筑墙体砌块跑浆、变形、缝漏、粘模等，严重时FA-CG混凝土建筑墙体砌块强度降低，几何尺寸不合格;如果水量不足，振捣不密实，FA-CG混凝土建筑墙体砌块容易产生裂缝，FA得不到充分水化。适宜含水率可以保证FA-CG混凝土建筑墙体砌块有良好外观质量和较高成品率。因此，试验时应随时测定各种成分含水率，并及时调整所加入水量。

（四）确保FA-CG混凝土建筑墙体砌块混合料均匀性

FA-CG混凝土建筑墻体砌块与传统混凝土建筑墙体砌块相比，浆液比较粘稠，难以搅拌均匀。FA-CG混凝土建筑墙体砌块质量稳定的主要影响因素是搅拌混合料的均匀性。本试验创立“3步法”，以此获得均匀混合料，首先计量一定量的水，将其分别洒到计量好的中砂和CG上，再搅拌，使其润湿充分;然后拌入计量好的FA;最后加入水和水泥，直至搅拌均匀。

（五）提高FA-CG混凝土建筑墙体砌块抗碳化性能

FA-CG混凝土建筑墙体砌块的碳化是指Ca（OH）2和CO2生成水和CaCO3。随着碳化的进行，FA-CG混凝土建筑墙体砌块中Ca2+的浓度降低，Ca（OH）2不断溶解，达到新的平衡，次过程继续发展，液相碱度逐渐降低，当达到一定程度时，其周围钙水化产物还会发生碳化、分解，进而影响FA-CG混凝土建筑墙体砌块的耐久性降低。

三、结语：

研制的FA-CG混凝土建筑墙体砌块，具有较高强度、较轻质量、抗碳化性能高等诸多优点，同时FA-CG混凝土建筑墙体砌块各项技术性能指标均已达到相关《规范》要求。因此，适宜作FA-CG混凝土建筑墙体砌块的原材料。FA-CG混凝土建筑墙体砌块由于使用了高掺入量的FA和CG，既少占耕地，又保护生态环境，同时降低建筑成本，让中国生态文明建设进入快车道，让子孙后代既能享有丰富的物质财富，又能遥望星空、看见青山、闻到花香。

参考文献：

[1].霍宝荣，张向东，潘洪涛.粉煤灰小型空心砌块的研制与技术要点.山西建筑.2007

[2].钱觉时. 粉煤灰特性与粉煤灰混凝土.科学出版社.2002.5：1～97

[3] 李立权.混凝土配合比设计手册.上海：华南理工大学出版社.2000. 45～86

[4].方开泰.均匀设计与均匀设计表.科学出版社.1994.1～63

[5].周运灿，曹大光.轻集料混凝土砌块墙体节能达标的途径.建筑砌块与砌块建筑.2004

[6].姚嵘.煤矸石和粉煤灰制多孔材料试验.选煤技术.2002