浅谈粉煤灰对混凝土强度的作用.pdf

工程科技 1 概述 粉煤灰是燃煤发电厂排出的主要固体废物 随着我国经济的高 速发展 各种工业对电能的需求急剧增长 传统依靠煤炭发电的技 术还在使用 在使用原煤发电的过程中 不可避免的产生越来越多 的粉煤灰 如果不采取措施 大量的粉煤灰资源不仅得不到很好的 利用 而且还会对空气产生污染 空气中的粉煤灰会随着风向的变 化而变化 会对人们的身体产生危害 如果这些粉煤灰没有经过处 理而被排入水系 会对水体生物以及人类产生次生灾害 目前 我国 粉煤灰在建材工业中已经得到部分应用 在混凝土中掺加适量粉煤 灰不但能节约大量的水泥和细骨料 而且能在混凝土和易性方面有 所改善 综上可知 利用现有技术能充分利用粉煤灰的性质 使其在 土木工程建筑中得以大量运用 这样既节约了资源 又保护了环境 能同时取得较好的社会效益和经济效益 2 粉煤灰在国内外应用研究现状 在国内方面 粉煤灰被开发应用的时间可以追溯到上世纪中 叶 当时粉煤灰主要作为掺合料被运用在水泥和混凝土的开发研究 上面 在当时的土木工程建设中 已有粉煤灰被应用的实例 当时我 国东北地区冶金基地建设就是一个很好的实例 随着科技的进步 粉煤灰的应用范围在逐渐的扩大 粉煤灰混凝土和粉煤灰水泥以及 粉煤灰制砖已广泛应用于土木工程之中 另外 粉煤灰也是一种良 好的筑路材料 粉煤灰可代替黏土筑高速公路路堤 水泥混凝土路 面 除此之外 粉煤灰还可以起到改良土壤的作用 有研究表明 粉 煤灰能够作为一种肥料 其内在的某些元素对农作物的生长有益 能改良土壤结构 使农作物的产量有所提高 在国外方面 粉煤灰作为资源被开发利用的时间比较早 可以 追溯到 20 世纪 30 年代 在当时国外的土木工程建设中 粉煤灰被 作为掺合料运用在混凝土中的例子已有很多 在 1938 年 美国利用 粉煤灰混凝土建设了玻尼维尔坝 在 1953 年以后的 15 年里面 日 本共建筑了 27 座粉煤灰混凝土水坝 1 这些工程实例在当时取得了 巨大的成功 3 粉煤灰的化学组成 粉煤灰的化学成份随原煤的无机物组成和燃烧条件的不同而 有所变化 目前我国粉煤灰的主要氧化物组成为 Si02 Al2O3 Fe2O3 CaO 等 其中 Si02占 40 60 Al2O3占 15 40 Fe2O3占 4 20 CaO 占 2 7 此外 还有少量的 Mg Ti S K Na 等氧化 物 2 4 粉煤灰作用 4 1 在提高混凝土和易性方面 影响新拌制混凝土和易性的因素有很多种 其中受外界和材料 自身影响比较大 在混凝土中掺加适量粉煤灰 由于粉煤灰的细度 比较大 增加了浆体体积 骨料间的空隙会由于浆体的填充变得更 加密实 除此之外 浆体对骨料可以起到润滑作用 减少了骨料之间 的界面摩擦 从而使得新拌粉煤灰混凝土和易性有所提高 3 试验证 明 粉煤灰混凝土的粘聚性和可塑性也优于普通混凝土 4 2 在降低混凝土水化热方面 混凝土在凝结硬化的过程中 由于胶凝材料水泥的存在放出大 量的热量 利用粉煤灰代替水泥作为胶凝材料 直接使混凝土中水 泥的用量减少 同等条件下 放出的热量也小于未掺粉煤灰混凝土 对于大体积混凝土结构 由于构件截面尺寸较大 会由于混凝土内 外温差过大产生裂缝 如果在混凝土中加入适量粉煤灰 将减小混 凝土由于温度变化而产生的温度裂缝 4 3 在增强混凝土耐久性方面 由于粉煤灰细度比较大 水化作用比较完全 对粉煤灰混凝土 来说 密实度高于普通混凝土 界面结构得到优化 由于粉煤灰替代 了水泥 水化反应产生的氢氧化钙的数量减小 而氢氧化钙易受腐 蚀 对混凝土的耐久性不利 大量试验证明 粉煤灰混凝土的抗渗性 和抗硫酸盐以及抗镁盐腐蚀性能优于普通混凝土 这也是越来越多 的粉煤灰在有腐蚀性介质环境下被应用的原因所在 另外 由于粉 煤灰巨大的比表面积 具有极强的吸附能力 可以吸附水泥中游离 态的碱 从而抑制或减少碱集料反应 进而使得混凝土的耐久性得 以提高 5 粉煤灰对混凝土作用机理分析 强度指标是混凝土最重要的力学性能指标之一 通常情况下影 响普通混凝土强度的因素有 水泥的强度 水灰比的大小 骨料表面 形状 养护的温度 湿度 养护龄期以及外加剂和掺合料等 4 粉煤灰 作为掺合料影响混凝土强度表现在减少了用水量 用水量的减少会 直接导致水灰比的减少 从而增加混凝土的强度 有文献表明 当试 验原材料和试验环境都没有变化时 粉煤灰的火山灰效应 5 使粉煤 灰混凝土后期的强度高于普通混凝土 火山灰效应是一个复杂的反 应 即粉煤灰中玻璃态的活性氧化硅 氧化铝与水泥浆体中的作用 生成碱度相对较小的二次水化硅酸钙 水化铝酸钙 但是 由于在薄 膜与粉煤灰颗粒表面存在水解层 钙离子要通过水解层与粉煤灰的 活性组分反应 反应产物在层内逐级聚集 因此当水解层未被火山 灰反应产物充满到某种程度时 不会使强度有较大程度增长 随着 水解层被反应物充满 粉煤灰颗粒和水泥产物之间逐步形成牢固联 系 从而导致混凝土强度增加 结束语 目前我国混凝土的掺合料有很多种 不同混凝土的掺合料有不 同的作用 针对目前我国粉煤灰产量大 污染比较严重这一问题 积 极开展粉煤灰对混凝土的作用研究具有重要的意义 近年来 随着 我国对污染及资源问题的高度重视 使得对粉煤灰混凝土的研究取 得了快速发展 虽然通过在混凝土中掺加适量粉煤灰 能适当增加 混凝土的强度 为以后粉煤灰混凝土的应用提供参考 但是 关于粉 煤灰混凝土应用技术基础体系还很不完善 有待于进一步的研究 参考文献 1 古德生 胡家国 粉煤灰应用研究现状 J 采矿技术 2002 6 2 4 2 刘艳红 何智海 浅谈粉煤灰对混凝土强度的影响 J 广东建材 2008 4 36 38 3 刘爱亮 粉煤灰在混凝土中的作用 J 内蒙古科技与经济 2007 2 110 4 徐雪峰 陈葆 刘梦溪 谈粉煤灰掺量对混凝土强度的影响 J 江苏 煤炭 2004 1 63 64 5 鲁丽华 潘桂生 陈四利 张月 不同掺量粉煤灰混凝土的强度试 验 J 沈阳工业大学学报 2009 31 1 107 111 浅谈粉煤灰对混凝土强度的作用 于永齐 华