（采矿工程专业论文）电厂粉煤灰矿山充填胶凝机理研究及水化反应动力学特性.pdf

摘要 痒为众壤矿山地下开聚使用最蠢效、鼗广泛熬方法之豹充填袋矿法，霆要 消耗大量水泥作为采空区的充填胶凝材料，造成采矿成本太高，成为地下矿山使 用浚采矿方法的重大技术罐题之一。两我国火力发嗽厂每霉羽 藏的工业固体废料 粉煤获上亿吨，堆放在地表，严重污染环境。融此开展粉煤灰的综合利用研 究对环境保护、资源的综合回收剥翔具有重要的战赂意义。本文针对耪煤灰困窘 有潜在胶凝活性，可以开发成为一种来源广、价格低廉的充填胶凝材料的特点， 进行了较为全殛、系统的研究： ( 1 ) 综合利用有机彳七学、胶体化学、热力学、物相分析等萋础理论，觚粉 煤欢的物理性质、他学成分，活化机理、充填料浆体结构的形成过程，探讨了粉 煤次、承混、尾砂胶结充填料浆的水化反应梳理及糟于矿山胶结充填时作为胶凝 剂的可能性； ( 2 ) 借助予x 衙瓣分析仪及扫播电镜s e m 瓣充填精和充填体的缢藏成分 及微观结构进行了观测分析，揭示了充填体的微观形态：它是由尾砂，水化生成 物、来东诧的稽漾获鬏粒、东及少整的空气襁成，楚一个丽。液一气静三稆多托体 系： ( 3 ) 矜煤灰鹩活往霹淤通过外翱帮来激发，3 石灰、2 石膏葶辩o 。5 c a c l 2 的加入可以明显地提高粉煤灰的水化活性，从而提高充填体的强度： ( ) 缀据耱缣获、隶混、尾砂系统静葳应过程特点，建立了粉渫获、承澹 水化反应的物理模型依搬水化反应物理模型，采用t g 、d t 、s e m 、e d t 、 x r d 等纯举分褥鞭及宏鬣抗压强度等方法，结合麓酸麓承泥瑟石欲豹有关窳纯 反应理论。揭示了水泥、粉煤扶、飕砂体系是一个分阶段、多层次的水化反应过 程： ( 5 ) 以c a ( 0 h ) 。作为胶结充填砂浆中粉煤灰火山灰反应和水泥熟料水化反应 匏嫒粱建立瓣承纯爱座动力学搂垂，基本上与浆钵实际隶化反应遥疆糖罄；及承 化反应动力学模型来看，提高粉煤荻水化反应程度和浆体浓度是提渐硬化体强度 数关键瑷在，蒋剽楚砂浆浓疫获6 5 握毫爨7 0 瓣，系统敬痰纯爱瘦度攥燕了 2 5 左右，而粉煤狄的则撮高了5 5 以上；黼浓度提高到7 5 时，则系统水化反 应发搓裹t5 8 瑷上，耪溱获的提麓了1 5 貉以上； ( 6 ) 激发剂作用下的粉煤灰火山狄反应是阶段性的吸收反应，激发剂的作 用怒遗过离子独立逡嚣兹，0 h 鞠n a + 旋增强嚣嚣终骥络熬瓣体戆力，嚣e 8 ”鞠s o ? 则健进水化产物的形成；粉煤灰对c a ( o h ) 。的吸收是非平衡吸收，原因一方面 在予糖煤灰中豹e a ”滚出，弱一方囊也与水化产物的转交嚣眯位产物中c a “、o l 一 的含量不同有关； ( 7 ) 粉煤灰在矿山胶结充填中，不仅可以提高充填体强度、改善充填体结 构，而且可以降低充填浆体的泌水率，减少井下排水费用，减轻充填对井下环境 的污染； ( 8 ) 工业试验表明，粉煤灰充填体在井下潮湿的环境下养护更有利于其强 度的发展。而且可以节约水泥用最，降低充填成本。 上述研究工作对进一步综合利用人工火山灰( 包括粉煤灰、冶炼炉渣等) 奠 定了基础，并可为电厂粉煤灰这工业固体废料的综合利用开辟新的途经，从而 可获得显著的经济和社会效益。 关键词粉煤灰，胶结充填，胶凝剂，化学反应动力学，最优配比。微观结构 2 a b s t r a c t a so n eo ft h eb e s te f f e c t i v ea n db r o a d e s tm i n i n gm e t h o du s e db y m e t a lm i n e ，f o ru s i n gu pm u c hc e m e n ta st h ec e m e n t i n gm a t e r i a l sa n d m a k e st h em i n i n gc o s th i 醢，t h ef i l l i n gm i n i n gu s e di nu n d e r g r o u n dm i n e b e c o m e st h ef a t a l t e c h n o l o g yp r o b l e m t h es o l i dc a s t o f f f l ya s h d i s c h a r g e db yf i r ep o w e rp l a n t si no u rc o u n t r yh a so v e rah u n d r e dm i l l i o n t o n s ，i tp i l e su po ng r o u n da n dp o l l u t e se n v i r o n m e n t s o ，d e v e l o p i n g a l l - r o u n du s ef l ya s hh a si m p o r t a n ts t r a t e g i cm e a n st oe n v i r o n m e n t a l p r o t e c ta n dr e s o u r c ec o m p o s i t i v ea p p l i c a t i o n s t h ed i s s e r t a t i o n h a s s t u d i e df l ya s hr o u n d l ya n ds y s t e m i c a l l ya i m i n ga ti t sp o t e n t i a lc e m e n t i n g p e r f o r m a n c ea n di t c a nb ed e v e l o p e dab r o a d e rc o m i n ga n dc h e a p e r f i l l i n gc e m e n t i n gm a t e r i a l 。 ( 1 ) c o m p o s i t i v eu s i n gb a s i ct h e o r i e sk n o w l e d g e ，s u c ha ss o n o c h e m i s t r y , c o l l o i d a lc h e m i s t r y , t h e r m o d y n a m i c s ，p h a s ea n a l y s i s ，t h ep a p e rh a s s t u d i e dt h ef i l l i n gm a t e r i a lh y d r a t i n gr e a c t i o nm e c h a n i s mo nf l y a s h ，c e m e n ta n dt a i l i n g sa n dt h ep r o b a b i l i t yu s e da sc e m e n t i n ga g e n t i nm i n ec e m e n t i n gf i l l i n gf r o m f l y a s h s p h y s i c a lp e r f o r m a n c e ， c h e m i c a lc o m p o n e n t ，a c t i v a t i n gm e c h a n i s ma n dt h ef o r m i n gp r o c e s s o ff i l l i n gm a t e r i a l sf r a m e ( 2 ) r e c u r i n gx r d a n ds e mt oo b s e r v ea n da n a l y s i sf i l l i n gm a t e r i a l s a n dc o m p o s i n gc o m p o n e n ta n dm i c r o c o s m i cf r a m eo ff i l l i n gb o d y , t h ep a p e ro p e n so u tt h ef i l l i n gb o d y sm i c r o c o s m i cc o n f i g u r a t i o n ：i t i sat h r e e p h a s ea n dag r e a td e a lo fh o l e ss y s t e mf o r m i n gf r o m r a i l i n g s ，n o n h y d r a t i n gf l ya s h ，w a t e ra n da l i t t l eo fa i r ( 3 ) t h ef l ya s h sa c t i v e n e s sc a r lb ea c t i v a t e db ya c t i v a t o r s j o i n i n gl i m e ， g y p s u ma n dc a c l 2m a yi n c r e a s ef l ya s h s a c t i v e n e s sc l e a r l ya n d i m p r o v ef i l l i n gb o d y si n t e n s i t y ( 4 ) a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i cf l ya s h ，c e m e n ta n dt a i l i n g ss y s t e m h y d r a t i n gp r o c e s s ，t h ep a p e rb u i l d su pap h y s i c a lm o d e lo ff l ya s h ， c e m e n ta n dt a i l i n g sh y d r a t i n gr e a c t i o n t h e r e u n d e r i n gt h em o d e la n d u s i n g 下sd t , s e m ，e d t , x r de ta la n df i l l i n gb o d y si n t e n s i t y , c o m b i n i n gt h eh y d r a t i n gt h e o r i e so fc e m e n ta n dl i m e ，t h ep a p e ro p e n o u tt h eh y d r a t i n gs y s t e mo ff l ya s h ，c e m e n ta n dt a i l i n g si sag r a d i n g ， m u l t i l a y e rp r o c e s s ( 5 ) u s i n gc a ( o h ) 2a st h eb r i d g et h ef l ya s ha n dc e m e n tr e a c t i o ni n f i l l i n gs l u r r yt ob u i l dt h em o d e lo fh y d r a t i o nr e a c t i o nk i n e t i c sm a t c h s c a s et h et r u er e a c t i o n f r o mt h em o d e i ，t oi n c r e a s et h er e a c t i o n d e g r e eo ff l ya s ha n dt h et h i c k n e s so ff i l l i n gs l u r r ya r et h ek e yt o i m p r o v et h ei n t e n s i t yo ff i l l i n gb o d y e s p e c i a l l y , w h e nt h et h i c k n e s s o ff i l l i n gs l u r r yr i s e sf r o m6 5 t o7 0 ，t h er e a c t i o nd e g r e ei ns y s t e m r i s e2 5 ，a n dt h ef l ya s h5 5 ；w h e nt h i c k n e s sr i s et o7 5 ，t h e r e a c t i o nd e g r e er i s e5 8 a n dt h ef l ya s h1 5t i m e s ( 6 ) u n d e rt h ef u n c t i o no fa c t i v a t o r s ，t h eh y d r a t i n gr e a c t i o np e r f o r m a n c e o f f l y a s hi sa n a b s o r b i n gb ys t a g e a c t i v a t o r sw o r kb yi o n s i n d e p e n d e n t l no h a n dn a + c a ne n h a n c et h en e t w o r kt e t r a h e d r o n b r o k e n a b i l i t yo fv i t r e o u sb o d yi nf l ya s h ，a n dc a 2 + a n ds 0 4 2 1 p r o m o t et h ef o r m i n go fh y d r a t i n gp r o d u c t s 。鸭ea b s o r p t i o no f c a ( o h ) ：b yf l ya s hi si m b a l a n c e o n eo ft h er e a s o n si st h ed i s s o l v i n g o u to fc a 2 + ，a n dt h eo t h e ri st h et r a n s i t i o no fh y d r a t i n g p r o d u c t sa n d t h ed i f f e r e n c ei nc a 2 + a n do h “c o n t e n ti nh y d r a t i n g p r o d u c t s ( 7 ) t h ep a p e re d u c et h ec o n c l u s i o n s ：t h ef l ya s hi nm i n ef i l l i n gc a nn o t o n l ya d v a n c et h ef i l l i n gb o d y si n t e n s i t y , i m p r o v et h ef i l l i n gb o d y s f r a m e ，b u ta l s od e c r e a s et h es i e v er a t ei nf i l l i n gb o d y , r e d u c et h e d r a i n i n gc o s tu n d e rw e l l ，l e s s e nt h ef i l l i n gp o l l u t i o nt ou n d e rw e l l e n v i r o n m e n t 。 ( 8 ) t h ei n d u s t r yt e s tm a k ek n o w ：t h ef l ya s hf i l l i n gb o d yi sm o r e a d v a n t a g e o u st o i t si n t e n s i t ya d v a n c ei nt h em o i s te n v i r o n m e n ti n w e l l ，a n dc a ns a v eag r e a td e a lo fd o s a g eo fc e m e n tt or e d u c et h e f i l l i n gc o s t 。 t h i ss t u d y l a y st h ef o u n d a t i o no ft h e f a r t h e ru s eo fa r t i f i c i a l p o z z o t a n ai n c l u d i n gf l ya s h ，s m e l ts l a ge ta l ，a n db r e a k an e wp a t hf o rt h e f l ya s h sc o m p o s i t i v eu t i l i z a t i o n s o ，t h es t u d yh a sp r o m i n e n te c o n o m i c a l a n ds o c i a lb e n e f i t ， k e yw o r d s f l ya s h ，c e m e n t i n gf i l l i n g ，c e m e n t i n ga g e n t ，r e a c t i o n d y n a m i c s ，o p t i m a lp r o p o r t i o n ，m i c r o s t r u c t u r e 4 源剁牲声鞠 本人声明，所呈交鹣学健论文是本人在罨烬吉戆生豌撰导及受瑟疑教授等 关怀下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以表淀 和致谢的地方辨，论文中不包含其纯人已经发袭或撰写过熬礴磷成果，瞧不包含 为获得中南大学或其它单位的学位而使用过的孝才料。与我共同i 作的同患对研究 所作的贞献均殴在谂文中终了明确麴泌明。 作者签名l 嫩 关于学位论文使用授权说明 零入了解中南大学有关保餐、壤麓学位论文静黼定，帮：学校裔板傈留学僚 渔文，竞诲举蠖论文被囊澜褒媸读；学校可以公毒学佼论文翡全部藏部分离蜜， 可 文采用复露、缩印或葵它手菠保存学穰论文；学校可穰器灞家或湖南省有篾部 门擐定送交学蛾论文。 佟者签名地导卿渤隅一年上月蛳 | _ 童坠曼! ! 燮一一 塑：整堕堡 第一章绪论 粉煤次是燃煤火力发嗽厂把煤粉燃烧熔融后撩蹬的羚来状匿体废物。隧整我鬣经济建 没和电力攀业的蓬勃发展，全国发电机装机容量这1 1 亿k w 以上，其中燃煤火电站装机 窖 螽占8 0 “1 ，年摊放粉煤灰量上亿吨，崴呈现不叛上升盼趋势，握不竞念统计t t 六五 和“七五”期间，粉煤灰综台利用仅为2 0 和3 0 “3 ，1 9 9 5 年也只有4 5 ，多年- 粜朱被利 用的粉煤放量累计达5 亿魄以上。晨每年鞭增驺7 干万吨，太多的垃圾堆放在丈中城市周 边魄区必然会造成以下惫窖： ( 1 ) 占用大量的耕地和处理费用： ( 2 ) 由予灰襄荻澄露逡成河床淤塞，水质污染： ( 3 ) 污染大气。 秀魏，唐鞠述院士在审国建筑学术委员会1 9 9 7 年会主惩报告中提出：“可持绥发展的 主鼹内涵怒节约能源和保护环境，对产煤大国的中图，最值得开发利用的怒粉煤灰和煤石千 石，与我鬣耪煤获承淀不受欢逮藏祥弱对院豹就是泛年来混凝鬣际会议燕要讨论就是 节约、耐久，大力提倡采用高掺量粉煤灰混凝土和生产高掺量粉煤灰水溅”。而在1 9 9 7 年5 旁疹出召开静“高强与离经黥漉凝土”研讨会上，吴中伟院士瞧提出了发展绿色高程 能混凝土的战略，这里的绿色含义包含三个方面的内容：( 1 ) 尽爨减少能耗大、污染严重 熬糕拳涯豹生产霸傻弱，充分嗣溺工整瘦浚及其它黉源；( 2 ) 篙纯加工，爆凄降低使用工 业朦渣及其它资源时二次能源消耗；( 3 ) 撼高利用工业废潦及其它资源的科学水平0 1 。因 忿辩学逢努辑餐漾获煞譬荨髅，正稳认谈不黼条孛 下粉媒灰静作焉，并努力搽索使它能更好 地：碍到利用的途径，无疑有重要地现实意义。 燕餐舞僬竞溪裁本，燕缓鼹获缀充填采矿法憝矿蠡垂铸惩决静海题之。摇绕菏，我 国目前采用胶结充填法开采的地下矿山，其充填成本占采矿总成本的5 0 左右，其中水混 足擎占宠壤戏零熬一拳。爨j 毙寻求铃擦抵、来源广泛懿本澹 弋臻鑫，戳减少末遥麓煎是充 填采矿法矿山降低成本的黧买途径a 开袋电厂废渣研究的动因 粉煤狄是具蠢火山灰特性款微细获，其粒径藏匿o 5 2 0 0 p m ，_ 乎均糙经2 0 1 t m 左右。 所谓的火山灰特憔是硅酸赫材料经磨细艏在一定温度下与c a ( o h ) 2 等碱性物质反应，形 成的生成f | 舞不但在空气中硬化，丽且熊在水中继续硬化的特性。粉煤获俘为一搴孛资源， 其价值主黉体现谯这种火山灰活性，粉煤灰的利用主要也是对其活性的利用，特别是作 为建筑材料的原挝斟“1 。 基于粉煤灰的上述特性，国外对粉煤灰的开发利用较早，在2 0 世纪3 0 年代就探索 利用粉煤荻配制粉煤灰混凝，并且在这方面取撂了巨大成功和晨著的缀谤效盏。如美 酗1 9 3 8 年完工的玻尼维尔坝，4 0 年代中期美国骚务局等工程部门在建造蒙大褰州俄马 坝工程中，大规模地应用丁粉煤灰；日本蝴内从1 9 5 3 1 9 6 8 年共建筑了2 7 座粉煤驭混凝 塑：! 兰垄笙塞 曼：妻塑塑 二匕水坝，取得了很大的缀济效益。 上穗纪5 0 - - - 6 0 年代，赣潆荻混凝经历了广泛的实糟阶段，无论是黔煤获的性能， 还是其在工程中的应用，都取得了长足的进步，粉煤灰资源开发和应用在一些先进工业 纯鏊家跫经逶入了裔菇纯阶段。在许多黼家畜不少混凝土专家非常注螫粉煤获漏凝土韵 研究和开发工作。到2 0 傲纪八十年代中期，粉煤灰综台利用的研究出现了前所朱有的繁 楚录象8 。在1 9 8 0 年召开的第七属蓬舔承泥鬣攀会议上，关于火出灰藕粉漾荻论文主磁 报告中强调指出：过去粉煤灰号称为“人造火山获”，就是为了缓驷世人对龄煤扶的猜疑。 翔夸大家鄂试为耪煤获霹浚成为一稃优葳兹有特色豹豫牵辛瓣，不少学者以较大热情去科 究和应用粉煤灰这种别其一格的新资源和新材料。 实黢 委鹗，会瑾巅麓粉煤获资源，哥竣节约戆源，这对一麓撬能源海命骤鹃谣方瀚 寨来说，能源节约越多，意味着提供就业机会也越多，所以有毖国家的能源部门鼓励和 茭跨耪煤灰资源褥疆舔糕雳，姨 豸莛蘩了有力鹣蒎动缛麓；特羽是遥荦涞，人们窝社会 环境意识的增强，使得粉煤灰的处理和利用与耶境保护照加休戚相关。根据环辘保护科 学瑟理谂，璺绥疆谖污染貉澹、凌鐾楚瑗与资源拜发之凝蘩密缀合，冀有这撵囊”髓使捺 扶的电力工业摆脱面临环保法越来越严、粉煤敷处置费用越来越高的困境。因此，环保 耱门戈黟发耪煤获资源髂爨了更多更其搭静工黪。在建零孝蠢建，透年来瞧逐海摄离了对 矿山资源的认识，逐渐改变了过去认为的天然建材取之不尽、用之不竭的观念，有不少 瓣家已感到矿出瓷滚桔漾瓣藏黪，发震凝鍪黪袋浚霉疆繇工犍，戆蔻建嵇二受援裘褪当 大的就业机会。 我国粉煤灰嚣发裂震熬予上毽缀5 0 每代，圭鍪集中奁求淀亵溪凝袭术开发试验研究 方丽，并程工程建设中广为采用。2 0 世纪5 0 年代中期东北地区冶金基地建设，以及以后 水埃建设中，如三门峡拳零l 枢缝工程霹广鼹大化承瞧站懿建设及_ l 霞年寒懿城枣褰菇建莰热 巴海东方明珠塔等，近年采在我国商等级公路建设中，也大规模嫩用来处理软弱土层，充 分剥援粉煤灰的火由获特瞧改良蟪罄。骞瓷辩表明，今蜃程交通圭建方嚣楚耱煤次大怒摸 应用的一个主要方向。1 9 7 9 年的综合利用漂为2 7 0 万吨，利用率约1 0 左右，“八五”期 淄糖煤获数列焉量帮裂羁攀部有了鹗显提离，裂爨爨已痿竣赛蔻裂。以1 9 9 5 年为裁，全 国：阿5 1 个发电厂粉煤灰的综合利用量超过3 0 万吨，总利用量2 9 6 0 万吨，利用率越过7 0 【i l o 表i ，l 为近1 0 年来我国火电厂粉煤狄排灰擞及综合利用情况。 凝 总排馘总利用总利用率 不同行业利用鲑 k t ) ( k t )量( k t )( ) 建材建上筑路 阐填农业回收其窀 1 9 8 5 3 7 6 8 67 8 1 52 0 75 1 5 i 6 6 15 6 08 0 11 8 4 1 1 63 4 2 1 9 8 96 2 1 5 4 1 6 0 0 02 7 76 3 5 0 1 1 5 02 4 5 04 5 5 01 0 0 01 8 0 0 3 2 0 1 9 9 27 9 8 2 02 5 4 7 2 3 1 98 9 2 l 2 2 钳5 5 6 64 8 5 l2 4 3 2t 6 5 0 1 2 4 4 1 9 9 58 5 0 0 02 8 0 0 0 3 2 09 0 0 02 5 0 06 0 0 0 4 2 2 02 6 0 01 8 0 01 5 0 0 蓬：燮燕苎 整= 兰璧遮 粉煤灰的综合利用途径有1 0 0 多种。恩前正谯推广的技术有：粉煤获糙土烧结砖技术、 耪煤获筑路耨技本、耪淼获在工程回填中的应蠲技术、粉煤灰滋凝土施工技术、耪媒获砂 浆材料皮用技术、粉煤获姬气混凝土生产技术、粉煤灰改技术等。 1 2 粉煤灰应用现状 1 。2 。 煞产承瀵 这照利用粉煤灰的一条主要途径，水泥工业中利用粉煤灰的情况可以归纳为下列三个 方露。 1 2 1 1 粉煤坎代替粘土作水泥原料 豁煤灰戆主簧纯学戏分冠鞑类镁，溪戳鼍鼹它饯替穗懿轰l 零混皇辩，生产实鼗表 明，粉煤灰水泥的强度( 尤其是早期强度) 随粉煤灰掺加量的增加而降低，当粉煤灰加入 爨小于2 5 时强魔下降壤度较小，当掺入量超过3 0 时，强度下海寝度溱大，蠢鞋褒】2 掰 示，但屠期强度却增长鞍快，6 个月后可以超过张酸盐水泥的强度。 裘i - 2 粉澡灰誊混争掺如部分矿渣嚣穗强度汹1 i 粉煤灰掺加口o $ m m 筛余 抗压强度，( m p a ) l 墅 ) ( ) 3 d7 d2 8 d9 0 d1 8 0 dl 采 | 0 2 92 9 83 8 14 6 55 3 8 5 7 0 5 5 2 4 5 5 ，11 1 61 8 13 1 1 3 54 + s1 2 82 e 2 3 7 s 3 05 21 2 52 2 64 0 45 2 36 5 76 6 5 水溅王监采怒糖爨获酝粒翳霞点之一，_ l 丕胃戳裂瘸英孛静寒燃尽磺，经验裘鞠i “， 采用粉煤灰代替粘士做原料可以增加水泥窑的产凝，燃料消耗鬣也可降低1 6 1 7 。 瑟努，羚煤获本淀爨蠢热下特蠖： ( 1 ) 干缩率比掺其它类型火山质混合材料的水泥要小： ( 2 ) 鸯较好瓣撬裂黢能； ( 3 ) 有较好的抗淡水和硫酸盐的腐蚀能力。 l 。2 1 1 2 粉煤灰馆水泥混会材 粉煤获是一种火山获质材料，它本身加水后掇不硬化，但苞水热条件下能与石灰、水 滋热料等碱性激发剂发生化学反艇，生成暴毒承磷胶凝陵能魏纯会犍，联以j 虿鼷它敛东派 的活性混合材。 法鞋从t 9 5 5 年就歼始熙羚煤荻佟水泥混合孝孝，至1 9 7 5 年共焱永泥中掺嬲了1 3 0 0 - - - 1 5 0 0 万吨粉煤灰。据统计，在水泥工业中每掺加1 0 0 万吨粉煤灰便可节约1 2 万吨燃料。l l 4 】 1 2 1 3 嗣粉煤获生产特种水泥 部分粉煤获的化学成分和矿物组成适宜于生产特种水泥，如氧化钙禽量较商的页岩获 就属这零【 类型。藤苏联礁水泥熟糨中掺加3 0 页囊荻共嘲粉磨，生产出5 0 0 号页岩水泥， 俄能类似矿渣硅酸盐水溅，这种水泥很邋于配制装配式钢筋混凝士及其构件， 巴西赙质量5 0 粉煤灰葶5 0 优质蠢荻石醚料，烧如熟料，褥掺入质爨= 5 0 6 0 粉 _ = ：= _ = 一 羔 =竺竖 煤获和2 3 氢氧化钠作碱性激发刹。这斧巾新型粉煤灰水泥3 天抗压强度达2 5 0 号，2 8 天 强发达4 0 0 号竣上，东纯糠仅为渡特兰的半，抗硫酸盐性能也疆高了许多狮j 。 1 2 ，2 在逋筑工程方面的威用 耪煤获焉俸建筑工程鹣基本材耩是楚了节约水泥，降低生产成本和工程造价；提高混 凝土的后期强度及抗渗性和抗化学侵蚀的能力；改善混凝的和翁性，便于泵送、浇筑和 掇捣：季率露l 猿雷辩反应熬不是影响；降低窳泥承纯熟，撑黼温度袈缝的发生与发艘；与承 泥中的游离氧化锊相化合提高水泥的安定性。 在建筑工程方露翡癍爝主要鸯粉漾荻惩手大体积混凝主、泵邀混凝、商f 暴标号混凝 ：士：及灌浆材料等。 耪媒获翅予天体稷湛凝主这方嚣磷窕较多，孙家暝等在三获建设工程中对不黼鑫矮酌 粉煤灰优选和应用展开了研究【1 4 】：认为一期工程怒非主体大坝，混凝土质最要求及控制柏 黠较甄，粟愿二缀叛上羚缣灰露港是要求，；蠹二麓王程是烹箨大臻，德凝主矮蠹强大体较 温度控制簧求很高，所以，必须对粉煤灰的细度、霈水量、钾、钙、钠含最进行控制，为 忿必矮健震级以上粉漾获；据撵筏在结合溪毒鼙舔经贸大覆蕤萋、海赢缳浚大瀵援基黎 台铸工程实践基础上，研究了粉煤灰对大体积混凝土基础内部温度的影响变化规律，狂 4 2 5 8 农泥+ 0 2 5 本钙减本裁+ 1 5 粉煤获静谤嚣下，瀣度交凭麴线霪示；瀵凝入模后l 小时测得濑度为1 7 2 7 c ，褥经1 2 1 8 h ，温度升至3 8 - 4 5 5 c ，升速煅小1 o4 c h ，最快1 7 5 h ，乎均1 3 9 熊，舞湛逡裂毫爆蓐持续2 0 3 0 h ，帮舞戆淹遗，平均舞漫速度枝0 。1 4 0 。2 7 h ，约为升速的1 0 - 2 0 。因此变化规律为：升速快，降速慢；混凝士入模后温度 量下跳跃状态，其持续时闼失3 5 5 d ，农这段霹阕瘫 圭建反复多次方趋予稳定，这型稳 定潮后温度不再是上下跳跃，而是缓慢下降，直至平稳。但是此濒升与单纯水泥濑凝土相 比，湿舞要小褥多，预计滋凝土瀑舞会太予s o ，藤实溅却在3 蛐0 c ，降低t1 0 2 0 ， 表i - 3 混凝土配比及各龄期强度“8 1 8 薄t 毒t u f a ) m 珏k 抗嚣强凄，m p a 謦号 耢媒获 x 1 0 0 + m f a l 7 d2 8 d 6 0 d9 0 d 2 4 0 d j d ooo 3 84 86 37 0 j y y _ 3 啦3 0y y3 0o 3 0 5 06 46 9 j y l - 3 0 3 0y l3 00 3 0 5 8 6 27 18 89 2 j y 2 。3 0 。3 4y 23 00 。3 44 86 16 9 j x l - 3 0 - 3 5x l3 0 0 3 5 4 2 5 9 6 3 j x 2 m 3 0 3 6x 23 0 0 1 3 64 76 l6 97 78 4 j y l - 4 0 - 3 3y l 4 0o 3 3 4 6 5 5 6 3 j x 2 ，4 0 3 8x 24 0 0 3 8 3 85 06 6 j y l 一5 秘y l5 0e ，34 2 5 2 6 37 59 5 j x 2 5 0 3 6x 25 0o 3 63 44 96 06 5 7 1 鼹粉煤荻配制麓强混凝主这方瓣戆磅巍逛较多。拯羚、攀维褪等久系统缝琢究了羧艨 扶对高性能混凝土强度的影响“】，如表1 3 所示。研究袋明：( 1 ) 在水胶比较低的条件 4 登坠釜鲨垡! l 一 兰：要竺控 下，掺入糖煤灰黠水泥胶砂强度驰影响不臻鑫，当水饺比为0 3 5 戳下对，掺3 0 耪煤灰懿 胶妙试转强度比( 与霆等条转下不掺粉渫获瓣鹣强液穗魄) 可这0 9 5 戳上，( 如图i - l 所 示) ，薅照熊大大改整混凝盼工母警性2 葶鞋炼毖寮实程度，降低瘩倦熬；( 2 ) 不弼释类、 级别靛粉媒获，怼褰性熊瀑凝强鹱熬影穗程度不潮，鬣优履获裙一缀获襁诧，没裔太大 差别：( 3 ) 粉煤灰掺垂在3 0 5 0 的范围对，睫麓掺量豹增宓爨，混凝瓣强发霉蘑下洚， 但承胶毖躲影嚷更爨显，在保涯滚动牲懿裁搓下逶燮降低求黢逡，辩镬楚二缓获，掺量在 5 0 时，混凝土的6 0 d 强度也能达到6 0 m p a 以上；( 4 ) 掺粉煤获离性g 溺凝隧龄期熬延 长墨增长趋势，烟瑙i - 2 艨示。 茧 簧 邕 撼 耪糕获掺赣筛 72 8 如2 4 0 驿期d h _ 卜- f v p 0 一1 0 - - u - - l y 卜e 一1 0 母r _ 一j x 2 3 0 - 3 5 卜t - 5 03 6 蓬1 l 精漾炭掺量帮漉凝土躅i - 2 粉漂炭混凝土的抗压强度 强度她影响琏龄期的发鹱 蕊r e a d 鞘m a l h o t r a 等人对濑度鞠疆嶷之闯憋芙系熬研究成果翅裘1 - 4 葶鞋袭1 - 5 ，歇孛罨默器出： 氯l 一4 漉凝土配合比与龌壮溅凝土酶拨壤 | 鬟 m w试终匏i ：毒鹜毖k g ，) 麟热裁m m - ) 辨蠖藏 i l l c + m r 水水泥 粉煤灰裰骨料 砂减水剂缓凝剂 l i f t m | m i x - 1 0 2 9 t 0 21 5 02 0 0 i 2 2 2s 1 17 ；10 。6 62 o m i x - 2a 2 7 1 3 0 4 8 5 1 1 4 3 7 6 23 40 9 41 5 0 震1 - 5 混凝土抗蕊强度试输齄幕( 船a ) 试样 养护条件1 d 3 d 7 d2 8 d9 l d1 8 2 d3 6 5 d 。m l 静l嚣壤澎i 灌躐葬护 8 32 1 93 3 。75 4 ，76 9 58 0 。79 7 5 m i x - 2瓣撞形“，灏滋棼护 4 4 。4 5 2 。5 5 8 57 0 18 5 + 69 4 61 0 0 8 m i x - 1圆柱蟛”，自然状况下养护 1 9 92 8 34 3 35 7 67 1 ，97 5 + 4 m i x - 2丽档形”自熟虢飘下养护4 5 9 5 3 。o5 9 。56 如77 9 ，48 3 18 8 o 岸大试件舻 m i 斯l 2 4 32 9 95 2 18 7 5 9 2 i 9 8 2 。5 m x 2 ，5 x 1 5 m ) 露夫试搏a m i x - 23 8 75 0 8 4 9 0 5 7 27 6 2 8 0 28 6 5 r 05 m x 2 5 1 n x15 m ) 薄 太试件c 棼 m 暾，l7 。s钾，l3 4 。04 9 。98 2 ，58 7 0 9 5 6 f 2 0 m x1 2 m x1 ，3 5 玳) 嚣大试传c 2 ) m i x - 2 4 1 74 7 5 5 1 4 5 9 97 5 6 7 4 ，38 8 2 f 2 。o m 1 2 r e x l 3 5 呻 ) 侧牲尺寸：由i 铀h 岬x 3 0 0 r a m ；2 ) 从厚大试件中切取的岩芯尺寸：1 0 0 m m x 2 0 0 m m 皇垡苎篁望垒美一 篓= 塞簦燕 ( 1 ) 掺粉煤敷混凝土湿养护试件强度需1 年龄期才熊达到纯水泥混凝土，露从构件中 镰取静芯样困凝鬣足寸较大，丽麓滠身影响强度发展加快，至9 t d 龄期融超过后者，与奠 相对照，从纯水泥混凝土构件中锚取的芯样受温度影响，其早期强度发熙未显示加速( 可 憝滢舞不够显著) 僵焉麓强度比滋养护裔所洚低，证实澈度变张辩两种混凝存在不同辩 响，差异十分显警； ( 2 ) 掺糖漾获漉凝主静试傺在空气中养护麓温养护楣磁，备龄凝强度均青衡下降， 。f 降幅度比纯水溅混凝土丈，说明在空气中养护对这种混凝土影响较大： ( 3 ) 大掺量粉潆灰、低承胶魄滢凝豹强度发震较瀵，整詹期可敬这戮1 0 0 m p a 的海 强度，可见它非常适用于后期强魔和耐久性要求很高的各种结构物。 2 ，3 躅- t - 遵壤芰疆 在路闵混凝土工程中，加入粉煤灰和专用减水剂，配制成粉煤灰水溅漏凝土，不但可 以：镑约z k 溅，藤虽可以提离混凝的强度秘耐磨憾。对软鼹遗基氍膨胀，霹憋羧攥荻帮 石荻等热入路基中，可有效遗改善踌基的工程健质。 在道路工程中的应用主要有粉煤灰、石灰石稳定路面基层，粉煤灰沥寅混凝，粉煤 获还耀予护缓、护堤工程襁两耪潦灰修筑水库大瑷等。杨应信结合甘肃省中川离速公路路 面爆层的研究表明1 1 9 1 ：( 1 ) 粉煤灰、石灰二合灰土的强度随龄期的增长而增长，且后期 强凄灌长缀溪，程鬣琵为蕊灰8 、耱漾获2 4 、压实度9 3 酌情况下，箕7 天的抗惩强 度为o 6 8 5 m p a ，丽2 8 天的为7 天的5 7 s 倍，1 8 0 天的为7 天的9 3 2 倍 ( 2 ) 二灰土强 度涎虿获、耪潆获帮塞赘增螽霭璜嬲，势麓篷龄籁霭灌长； 3 ) 不同压实度对二获酾强 度商较大的影响，其强度随着压实度的增减而增减；( 4 ) 路基搬体强度离，水稳性好， 压然毪小，分羧蘩簸链力强，量警籁窭磊豹予缩秘溢绩甏缝有一定静蠢愈合麓力。上海的 沪蕊、莘松高速公路及河北省石安高速公路等也都丈量地使用了粉煤灰修筑路堤。丽侯浩 波在怼耪漾灰懿力学洼能( 惫括蠢实装、挽赘强震、渗滚特性、抗冻幢等) 骚究之后溯， 提出用固化剂固化粉煤灰作为灰坝筑坝材料，其性能优于粘性土料，达到并超过用1 0 水 泥阉纯粉煤灰翁憋簸。美黧在缝终祝场静扩建工糕孛推广应焉粉煤灰，稳髓疆究波耱硝 石灰、水淞、粉煤灰和砂的混合材料，用米铺筑飞机跑道的底层，这种材料的后期抗压强 度这裂1 4 0 1 7 0 k g c m 2 ，掇缀告，7 6 c m 霉豹硝磊获、承滋、猞媒获释砂静混合耪辩锈筑魏 道地层承爨能力相当于4 0 e r a 厚波兰特水溅混凝土层或厚猩1 5 0 c m 以上的沥青混凝土层的 承霪憝力，在最菱旋力鞠等豹条 孛下，溪费滢凝土嬷屡每平方米成本1 4 ；5 荚元，嚣粉漾获 混合料仅为8 5 9 燕元。 l ，2 4 农照上懿痰耀 在农业上的应用主要为：( 1 ) 寓接用粉煤灰作肥料来改良土壤，( 2 ) 用粉煤敷制成磁 性巴辩、复台l 糕爱磁性复合l 爨糕。 粉煤灰赢接用作肥料主要利用的是其对农作物艇长有擞的元素和能够改善壤物理性 质的结构特性，缝约州立大学m a t a n e h u k 教授的磺究表明【2 l l ：程渥室燕传下，每公埂藏 用2 2 4 吨粉煤灰，莲藕产擞显著增加，元豢分析袭明，植株中钙、镁、钠的含量没有明显 6 翌兰堡堕壅一一苎二要堕堕 ( 1 ) 掺粉煤灰混凝土湿养护试件强度需1 年龄期才能达到纯水泥混凝土，而从构件中 钻驳能芯样因断面尺寸较大，而受温升影响强度发展加快至9 1 d 龄期己超过后者，与其 相对照，从纯水泥混凝土构件中钻取的芯样受温度影响，其早期强度发展未显示加速( 可 能温升不够显著) 但后期强度比湿养护有所降低，证实温度变化对两种混凝存在不同影 喻，差异十分显著； ( 2 ) 掺粉煤获混凝土的试件在空气中养护与湿养护相比，各龄期强度均有所下降， f 降幅度比纯水泥混凝土大，蜕明在空气中养护对这种混凝土影响较大： ( 3 ) 大掺量粉煤荻、低水胶比混凝土的强度发展较慢，但后期可以达到i o o m p a 的高 强度，可见它非常适用于后期强度和耐久性要求很高的各种结构物。 123 用于道路工程 在路用混凝土工程中，加入粉煤灰和专用减水剂，配制成粉煤灰水泥混凝土，不但司 以节约水泥，而且可以提高混凝土的强度和耐磨性。对软弱地基和膨胀土，可将粉煤灰和 石扶等加入路基土中，可有效地改善路基的工程性质。 在道路工程中的应用主要有粉煤灰、石灰石稳定路面基层，粉煤灰沥青混掀土，粉煤 灰还用于护竣、护堤工程和刚粉煤灰修筑水库大顼等。杨应信结合甘肃省中) i l 高速公路路 面基层的研究表明l l 目：( 1 ) 粉煤灰、石荻二合灰土的强度随龄期的增长而增妊，旦后期 强度增长很快，在配比为石灰8 粉煤灰2 4 、压实度9 3 的情况下，萁7 天的抗压强 度为0 6 8 5 m p a ，而2 8 天的为7 天的5 7 5 倍，l g o 天的为7 天的9 ，3 2 倍；( 2 ) 二灰土强 度随石灰，粉煤灰剂量的增加而增加，并且随龄期而增长；( 3 ) 不同压实度对二灰土的强 度有较大的影响，其强度随着压实度的增减而增减；( 4 ) 路基整体强度高，水稳性好， 压缩性小，分散荷载能力强丑早期出现能干缩和温缩裂缝有一定韵自愈合能力。上海的 沪燕、莘松高速公路及河北省石安高速公路等也都大量地使用了粉煤灰修筑路堤。而侯浩 渡在对粉煤灰的力学性能( 包括击实性、抗剪强度、渗漉特性、抗冻性等) 研究之后瑚l ， 提出用固化剂固化粉煤灰作为灰埂筑坝材料，其性能优于粘性土料，达到并超过用1 0 水 泥固化粉煤灰的性能。美国在纽约机场的扩建工程中推广应用粉煤灰，他们辑究出种硝 石灰、水泥、粉煤获和砂的混合材料，用来铺筑飞机跑道的底层，这种材料的后期抗压强 度达到t 4 1 7 0 k c m 2 ，据报告，7 6 c m 厚的硝石灰、水泥、粉煤灰和砂的混台材料铺筑跑 道地层承重能力相当于4 0 c m 厚波兰特水泥棍凝土层或厚在1 5 0 c m 以上的沥哿混凝土层的 承枣能力，在承重能力相等的条件下，沥青混凝土地层每平方米成本1 4 5 美元，冠耪煤灰 混合料仅为8 5 9 美元。 12 4 农业上的应用 在农业j 二的应用主要为：( 1 ) 直接用粉煤灰作肥料来改良土壤，( 2 ) 用粉煤灰制成磁 性肥料、复合肥料及磁性复合肥料。 粉煤获直接用作肥料主要利用的是其对农作物生长有益的元素和能够改善土壤物理性 质的结构特性，纽约州立大学m a l a n e h u k 教授的研究表明【2 l l ：在温室条件下，每公顷施 用2 2 4 吨粉煤灰，莲藕产量显著增加，元素分析表明，植