粉煤灰在绿色高性能混凝土中的应用研究

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万方数据颢型厘皿与雁工技砸一—隧圭0粉煤灰混凝土中的应用研究theapp|．cationOffIyashingreenhIghperfOrmanceconcrete朱凯梁利端(平顼山工学院，河南平顶山467001}摘要：零炙从合理利用赘灞，保护环境和实现可持续发展的观点出发，阐述了绿色离性能混凝土是洮凝土发展的趋势，分析了粉煤灰在绿色离蛙能混凝土中醵馋建，并遥过试验，对掺加粉漂友混凝土的性能进行了研究。关键谲：绿色盔性能混凝土；可持续发展；粉煤灰；应用中圈分类号：TQ”2．44；Tu528文献标识粥：B文章编号：1003—8965(2007)f)5一(JI)1(J一041写l言入与自然的和谐，愚构建和谱社会的重要缀成部分。随着现代科学技术和社会生产力的飞速发展，人们的生活发生了巨大的交化，与此圄瓣，鸯然资源畿源过度消耗、气候变异、环境污染和生态破坏等一系列重大问题威胁羞人类的生存和发展。作必建筑业物质基磷的建筑毒考料，在国民经济中占有重要地位，从原材料的开采、选择，到产品的制备、使用、废弃和回收利用，建筑材料无不显示出与资源、能源和环境有着密切而广泛的联系。可以减少环境污染，节约资源和能源的绿色建材，能够满足可持续发展的需要，达到发袋与环境保护的统一。水泥混凝土作为当今最大宗的人选建筑材料，_在众多建筑王程领域都发挥着其它材料所无法替代的作用和功能，但随着世界水泥年产量和混凝土浇筑量的不断增鸯0，英对资源、镱源和环境瑟产生懿影。巍是j≥鬻巨大的， 万方数据据推算，以2003年我国承混实际产量7，l亿t为基数，我国至201O年水泥产量将接近10亿t。混凝土能否长期作为最主要的建筑结构材料，关键在于惹否成为可持续发演的绿色材料，因此，研究和开发绿色离性能混凝主其有重要意义。发展绿色高性能混凝土，必须要有性能良好、经济、可大量代替水泥且来源广泛的原材料资源。粉煤灰是塞前我国最大宗的工盟废料之一，以平颈山市为例，每年煤炭开采量4000多万t，该市以煤矿为依托先后建设了姚孟电厂、鸿翔热电厂等15家燃煤电厂，每年排放粉煤灰210多万t，为解决经济发展与保护环境的矛J|蓍，198器年海南省粉煤灰综合开发利用中心在平顶山市成立。目前，平顶山市年利用粉煤灰78万t，年创产值4亿多元、效益3000多万元，平】燹嘲声已或为全国粉煤灰综合利用先进示范城市之一。因此，科学地分析粉煤灰的特性，戚确认识不同条件下粉煤灰在混凝土中的作用，提离粉煤灰利用水平，是发展绿色高性能混凝±的熏要途径。2绿色高性能混凝士在巾闰，人口众多，水泥混凝主的需求量褥荆大，而资源并不丰富，环境问题十分突出。因此，混凝土的生产及施工技术必须提高其“绿色”含量，从愿始落熙的、以；鲞耗大量资源、麓潦为代价的糨赦型生产经营，向大量节约自然资源、能源，减少环境污染、维护生态平衡的具有高新技术水平的生产经营方式转变，走可持续发展之路。1997年中国工程院院±癸审箨教授罄笼提窭了绿色寓牲能混凝±(GHPC)的概念。绿包高性能混凝土的提出，在于翔强人们对绿鬯懿重辛雯，热强绿色意识，黉求混凝土工作者更加自觉地提高HPC的绿色含量，节约更多的能源、资源，最大限度地减少对环境的破坏，促进漫凝±和建筑工程的健康发展，更是人类的生存和发展的需簧。可见，绿色裔性能混凝±是混凝土的发展方向，也是混凝土的未来。2．1绿色的含义鱼觚1992年里约燕内庐世界强境与发展会议詹，绿色事业进一步得到企世界的重辛觅，绿色的含义也随着认识的提高而不断扩大。吴中伟院士将“绿色”的主要含义概括为：(1)节约资源、熊源；(2)不破坏繇境，爻瘦该有利于环境；f3)可持续发震，保证人类后代能够健康、幸福地生活下去。“绿色”现在已经成了十分流行的用语，各行各韭郄出现了绿铙产品，如“绿色食品”、“绿色建筑”、“绿色建丰才”、“绿色大学”等，更有一些城市提出了“绿色GDP”，可以说“绿色”已经成为环保、健康、节熊、效率、可持续发展等方丽意义的代名词。2。2绿色高性熊混凝主豹特点绿色高性熊混凝土是在高性能混凝土的基础上，从节能、环保的角度上设计和制备的一种新型混凝土材料，它更多地掺加工业废渣为主的掺合料，更多圭遣节约水泥熬料，从两减少生产水泥熬料时排放的大量CO：对地球变暖的严重影响，其环境效益更为突出。绿色高牲麓混凝±具有以下特点：《1)所使用的水泥必须为绿色水泥，砂石科的开采应该以十分有序且不过分破坏环境为前提。此处的“绿色水泥”是针对“绿色型”水泥工业来说的，绿惫型承涅工韭是据涛资源利用率和二次戆源酉收率均提高到最高水平，并熊够循环利用其它工业 万方数据的废渣和废料，最大限度地改善环境。(2)最大限度地节约水泥用量，从而减少水泥生产中的“副产品”——二氧化碳、二氧化硫、氧化氦等气体，以保护环境。(3)更多地掺加经过加工处理的工业废渣，如磨细矿渣、优质粉煤灰、硅灰和稻壳灰等作为活性掺合料，以节约水泥、保护环境，并改善混凝土耐久性。(4)大量应用以工业废液，尤其是黑色纸浆废液为原料改性制造的减水剂，以及在此基础上研制的其它复合外加剂，帮助其它工业消化处理难以处治的液体排放物。(5)集中搅拌混凝土和大力发展预拌商品混凝土，消除现场搅拌混凝土所产生的废料、粉层和废水，并加强对废料和废水的循环使用。(6)发挥HPC的优势，通过提高强度和耐久性，改善施工性，以节约水泥，节省维修费用，减少对自然资源无节制的使用。(7)对大量拆除废弃的混凝土进行循环利用，发展再生混凝土。3粉煤灰在混凝土中的作用粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉排放出的一种粘土类火山灰质材料，其主要成分为SiO：、Alz03、Fe：O。、CaO等，具有较大的吸附作用，能与水泥熟料矿物共同反应形成水硬性化合物，通常作为活性细掺料掺入混凝土中，是一种有效的再生资源。3．1活性效应粉煤灰在混凝土中具有火山灰活性效应，它的活性成份Si02和A1203与水泥水化产物Ca(OH)212发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙14】，继而与石膏反应生成水化硫铝酸钙。上述这些反应几乎都是在水泥浆孔隙中进行的，从而大大降低了混凝土内部的孔隙率，改善了孔隙结构，提高了混凝土的密实度，使混凝土后期强度增长较快甚至超过同级别混凝土的强度值。3．2形态效应粉煤灰颗粒呈极小的球状玻璃微珠，这些球状玻璃体表面光滑、致密、粒度细，填充在水泥颗粒之间起到一定的润滑作用，小于45ljm的粉煤灰，不仅可以降低需水量，同时粉煤灰等量置换混凝土中的水泥，可以降低砂率，增加粗骨料的含量，实际降低了胶凝材料所包裹的骨料比表面积，在相同的用水量下，能提高混凝土拌合料的流动性；在相同流动性条件下，则可起到减水作用，有利于减少混凝土泌水与分层离析，改善混凝土拌合物的和易性和可泵性。3．3微集料效应粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，阻止了水泥颗粒的相互粘聚而处于分散状态，有利于水化反应的进行，而且在水泥水化过程中，粉煤灰能填充到混凝土结构中的毛细管及孔隙裂缝之中，改善了孔结构，提高了水泥石的密实度，使混凝土的耐久性得到提高。可见，掺粉煤灰混凝土，能够节约水泥、降低成本，而且利用了工业废渣，节约了资源，改善了环境，已广泛应用于泵送混凝土、大体积混凝土、水工混凝土等。4试验研究 万方数据表1不同掺量粉煤灰混凝土配合比(kg／m3)表2试验结果4．1原材料的选择4．1．1水泥水泥为平顶山星峰集团生产的强度等级42．5的普通硅酸盐水泥，实测强度为49．2MPa。4．1．2粉煤灰粉煤灰为平顶山市姚孟电厂Ⅱ级粉煤灰。4．1．3粗集料粗集料为粒径5～20mm碎石，含泥量0．8％，泥块含量0．3％，针片状颗粒含量4．8％，压碎指标7．8％。4．1．4细集料细集料为河砂，细度模数2．8，含泥量1．2％，泥块含量0．4％。4．1．5外加剂外加剂为平顶山市神翔化工厂生产的FDN一500型高效减水剂。4．1．6水水为自来水。4．2配合比的确定本试验采用粉煤灰掺量分别为0、20％、40％，等量取代水泥，保证粗集料用量基本不变，适当改变砂率，配制了3组混凝土配合比，见表1。4．3试验结果测定混凝土拌合物的工作性及不同龄期(7d、28d、56d)混凝土的抗压强度，试验结果见表2。通过试验结果可以看出，在水胶比基本相同的情况下，掺加粉煤灰混凝土的坍落度较不掺粉煤灰的混凝土的坍落度明显增大，且随着粉煤灰掺量的增加而增大；而在强度方面，当粉煤灰掺量不超过20％时，混凝土早期强度变化不大，而当掺量超过40％时，混凝土早期强度明显降低，但混凝土后期强度增长较快，达到甚至超过不掺粉煤灰的混凝土。在具体混凝土设计和施工时，还要把各种实际影响因素考虑进去，根据工程特点、所处环境、施工气候及条件、经济能力等，因地制宜，选择出质量优良符合要求的原材料，并通过实验室的试配调整，确定出合理的配合比，以保证混凝土的质量，满足工程的要求。5结语在混凝土中大量掺加粉煤灰，可以大幅度降低水泥的用量，改善混凝土拌合物的工作性和可泵性，提高混凝土的后期强度，而且粉煤灰可以就近取材，使用前无需加工或只需简单加工，可以最大限度地降低能源消耗，有利于环境保护和可持续发展。大掺量粉煤灰混凝土的应用，是绿色高性能混凝土发展的需要。我国是产煤大国，更好更广泛地开发利用粉煤灰，也是我们进行可持续发展的需要和选择。参考文献(略)13 粉煤灰在绿色高性能混凝土中的应用研究作者：朱凯，梁利端作者单位：平顶山工学院,河南,平顶山,467001刊名：中国建材科技英文刊名：CHINABUILDINGMATERIALSSCIENCE&TECHNOLOGY年，卷(期)：2007，""(5)被引用次数：0次相似文献(10条)1.期刊论文鄢朝勇混凝土材料的可持续发展与粉煤灰绿色高性能混凝土-国外建材科技2005,26(4)论述了硅酸盐水泥混凝土的生产消耗资源、破坏环境的严重性,混凝土材料可持续发展的出路在于发展绿色高性能混凝土(GHPC),并说明了绿色高性能混凝土的涵义、特征以及开发粉煤灰绿色高性能混凝土的意义.2.期刊论文李秦.LiQing浅谈绿色高性能混凝土的发展-粉煤灰综合利用2008,""(3)混凝土材料的发展应与环境保护、能源节约、资源节省综合考虑,协调发展,深化"绿色"观念,发展GHPC.混凝土材料可持续发展的山路在于发展绿色高性能混凝土,重点开发粉煤灰绿色高性能混凝土.3.期刊论文余峰.YUFeng绿色高性能混凝土的研究-武汉科技学院学报2007,20(5)绿色高性能混凝土(HighPerformanceconcrete)的研究是当今土木工程界最热门的课题之一.本文阐述了绿色高性能混凝土(简称GHPC)的涵义,开发使用GHPC在保护环境、节约资源和能源等方面的社会意义.综合分析了当前国内外研究GHPC的主要成果,在此基础上,指出了开发研制和应用GHPC尚需进行的工作及其整体发展趋势.4.期刊论文孙杰.廖海峰发展绿色高性能混凝土促进可持续发展-防灾减灾工程学报2010,30(z1)面对自然资源不断减少和环境污染日益严重的问题,普通混凝土已经不能很好地适应社会经济发展需要,人们对混凝土性能提出了更高要求.混凝土材料的发展须与保护环境、节约能源、节省资源综合考虑,协调发展.绿色高性能混凝土(GHPC)是近年发展起来的一种绿色、环保、符合我国可持续发展战略的新型建筑材料.本文介绍了绿色高性能混凝土的概念以及特征,分析了绿色混凝土的分类及目前的应用状况,进而提出了绿色混凝土尚存在的问题.明确地指出发展绿色高性能混凝土是混凝土材料可持续发展的必然方向.5.期刊论文成晋元.CHENGJin-yuan我国绿色高性能混凝土的发展-山西建筑2006,32(3)根据资料,分析了环境污染日益严重的问题,介绍了绿色高性能混凝土的概念以及特征,阐述了混凝土绿色化的措施以及发展措施,以保护环境,走绿色环保型发展道路.6.期刊论文赵华玮.朱宏平.ZHAOHua-wei.ZHUHong-ping绿色高性能混凝土研究-混凝土2009,""(6)绿色高性能混凝土强调的是混凝土的绿色含量,着眼于混凝土的可持续发展.实现混凝土生产绿色化的途径主要有:大量利用工业废渣,降低水泥用量;合理地选用外加剂;在结构设计和构造允许的情况下,尽可能采用高强混凝土;提高混凝土结构的安全使用寿命;推广预拌混凝土以及发展再生混凝土等.研究低强高性能混凝土、加强对绿色高性能混凝土配套技术的研究开发、提高混凝土材料的绿色度并降低高性能混凝土的成本,将是绿色高性能混凝土的主要研究方向.7.期刊论文孙国锋.刘文永高性能混凝土与可持续发展-中国建材科技2005,14(2)本文分析了建筑材料工业对我国国民经济的重要性,讨论了建筑材料和混凝土对人类生态环境造成的巨大破坏,提出研究和发展高性能混凝土和绿色高性能混凝土的可行性和迫切性以及实现建材工业可持续化发展的正确途径.8.期刊论文吴英强.王长燕绿色高性能混凝土综述-黑龙江科技信息2008,""(26)简单介绍一下绿色高性能混凝土以及绿色高性能混凝土的特征,典型的绿色高性能混凝土的应用研究,开发研制和应用绿色高性能混凝土的发展展望.9.期刊论文刘卫东绿色高性能混凝土建筑材料可持续发展的设想-粉煤灰2004,16(1)探讨了绿色高性能混凝土在保护环境、节约资源和能源等方面的发展设想,提出了绿色高性能混凝土对原材料的要求和发展绿色高性能混凝土尚需进行的工作.10.学位论文郑永保绿色高性能混凝土（GHPC）掺和料的性能研究2001随着科技的发展和生活水平的提高，人们对建材的质量要求也不断升级。但不可否认的是：混凝土作为最大宗建材，对资源与环境的影响巨大，其主要胶凝材料仍是水泥，水泥由于其对环境的污染，成为不可持续发展材料，在将来要想保持混凝土的发展地位与可持续发展目标，其根本出路在于发展绿色高性能混凝土。在本文中，首先简要地叙述了复合高活性细掺料(FC料)的配制；并提出了应用最大密实度理论来确定单一掺和料的最佳掺量及最佳砂率；并对配合比进行了优化。在以上基础上，对FC料的掺量及其它相关因数对混凝土强度的影响进行了各种试验与分析；在大量试验的基础上，着重试验与分析了FC料对提高混凝土耐久性(包括体积稳定性、抗渗、抗氯离子渗透与腐蚀、抗碳化、抗硫酸盐腐蚀等)的影响，并对其相应机理作出了探讨。通过试验证明，所配制的FC料具有工业废渣含量高、掺量大、成本低廉、性价比高、环境效应和综合效应好、提高混凝土性能显著等特点。通过使用本掺和料，完全可以实现了绿色高性能混凝土的目标。本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgjckj200705003.aspx授权使用：浙江工业大学图书馆(zjgydxtsg)，授权号：3f62438c-a078-48ff-9650-9e450120f2fe下载时间：2010年12月7日