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时间:2019-03-21
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1、浅谈粉煤灰的性质及在混凝土中的应用粉煤灰的概念 粉煤灰的燃烧过程:煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧,燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽,而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融,同时由于其表面张力的作用,形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下,含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低,一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态,从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前,上述这些细小的球形颗粒,经过除尘器,被分离、收集,即为粉煤灰。粉煤灰的性质(
2、活性)粉煤灰的活性主要来自活性SiO2(玻璃体SiO2)和活性A12O3(玻璃体A12O3)在一定碱性条件下的水化作用。因此,粉煤灰中活性SiO2、活性A12O3和f-CaO(游离氧化钙)都是活性的的有利成分,硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏(CaSO4)的形式存在,它对粉煤灰早期强度的发挥有一定作用,因此粉煤灰中的硫对粉煤灰活性也是有利组成。粉煤灰中的钙含量在3%左右,它对胶凝体的形成是有利的。国外把CaO含量超过10%的粉煤灰称为C类灰,而低于10%的粉煤灰称为F类灰。C类灰其本身具有一定的水硬性,可作水泥混合材,F类灰
3、常作混凝土掺和料,它比C类灰使用时的水化热要低。 粉煤灰中少量的MgO、Na2O、K2O等生成较多玻璃体,在水化反应中会促进碱硅反应。但MgO含量过高时,对安定性带来不利影响。 粉煤灰中的未燃炭粒疏松多孔,是一种惰性物质不仅对粉煤灰的活性有害,而且对粉煤灰的压实也不利。过量的Fe2O3对粉煤灰的活性也不利。粉煤灰的矿物组成由于煤粉各颗粒间的化学成分并不完全一致,因此燃烧过程中形成的粉煤灰在排出的冷却过程中,形成了不同的物相。比如:氧化硅及氧化铝含量较高的玻璃珠在铁矿,另外,粉煤灰中晶体矿物的含量与粉煤灰冷却速度有关。一
4、般来说,冷却速度较快时,玻璃体含量较多:反之,玻璃体容易析晶。可见,从物相上讲,粉煤灰是晶体矿物和非晶体矿物的混合物。其矿物组成的波动范围较大。一般晶体矿物为石英、莫来石、磁铁矿、氧化镁、生石灰及无水石膏等,非晶体矿物为玻璃体、无定形碳和次生褐铁矿,其中玻璃体含量占50%以上。粉煤灰的分类和等级划分F类粉煤灰----由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰C类粉煤灰----由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰,其氧化钙含量一般大于10%。拌制混泥土和砂浆用粉煤灰分按技术指标为三个等级:I级、II级、III级。粉煤灰在混凝土中的作用了解混凝
5、土的微结构的特性及其对性能的影响后,就可以更好地认识粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面:1)填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,由于粉煤灰的容重(表观密度)只有水泥的2/3左右,而且粒形好(质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠),因此能填充得更密实,在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。2)对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时,水化缓慢的粉煤灰可以提供水分,使水泥水化得更充分。3)粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应,不仅生成具有胶凝性质的产物(与水泥中硅酸盐的
6、水化产物相同),而且加强了薄弱的过渡区,对改善混凝土的各项性能有显著作用。4)粉煤灰延缓了水化速度,减小混凝土因水化热引起的温升,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。下面对粉煤灰在混凝土中的作用及其机理做一些具体地分析。长期以来,国内外在混凝土中常掺有一定量粉煤灰,但作为水泥的替代材料,绝大多数情况下是以如下三种方式应用的:在早期强度要求很低,长期强度大约在25~35MPa的大体积水工混凝土中,大掺量地替代水泥使用;在结构混凝土里较少量地替代水泥(10~25%);在强度要求很低的回填或道路基层里大量掺用。对于粉煤灰的作用机理
7、和应用技术,多年来进行了大量的研究工作,取得了不少进展,这些进展对粉煤灰在混凝土中的应用起了一定的推动作用。如掺用的方法从等量替代水泥,发展到超掺法、代砂法以及与化学外加剂同时使用的双掺法。对于粉煤灰的作用机理,从主要是火山灰质材料特性的作用(消耗了水泥水化时生成薄弱的,而且往往富集在过渡区的氢氧化钙片状结晶,由于水化缓慢,只在后期才生成少量C-S-H凝胶,填充于水泥水化生成物的间隙,使其更加密实),逐步发展到分析它还具有形态效应、填充效应和微集料效应等。但无论哪一方面的研究成果,似乎都改变不了这样一个事实:在混凝土中掺粉
8、煤灰要降低混凝土的强度,包括28天龄期以后一段时间里的强度,其他性能当然也相应受到不同程度的影响,而且这些影响要随着掺量的增大而加剧。这个事实始终禁锢着粉煤灰在混凝土中,尤其是结构混凝土中的掺量,而且似乎形成了这样一种成见:掺用粉煤灰是以牺牲结构混凝土的品质为代价的。事实上,如前所述,由于高效减水剂的应
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