摘　要:深入研究了九龍矸石電廠粉煤灰的物理性質及其化學成分,并對高摻量粉煤灰混凝土強度進行了試驗分析,得出了高摻量粉煤灰混凝土技術在井下巷道支護的新途徑。

關鍵詞:粉煤灰,燒失量,巷道支護

中圖分類號: TU528

引言

　　截至2000 年,我國目前發電機總容量為2. 7 億kW ,火電裝機容量為2 億kW ,每年燃煤電廠粉煤灰排放量為1. 2 億t ,綜合利用率不到45 %。因而,粉煤灰資源化確實是一個迫切需要解決的問題。根據粉煤灰的組成和物理力學性質,粉煤灰可以填料用作路面填料、代替水泥原料,代替砂子噴漿使用,可以大大降低資源消耗,降低成本。同時,既節省水資源及土地占有,達到了資源可持續發展的重要戰略思想的要求,又有利于環保。

1 　九龍矸石電廠粉煤灰物理性質研究

　　九龍矸石電廠粉煤灰性質在河北工程學院土工實驗室完成,共計進行了粉煤灰顏色、密度、細度、含水率試驗及微觀結構試驗研究,試驗結果如下:九龍矸石電廠采集到的粉煤灰進行色澤分析,色澤指數達到8～9 。

　　粉煤灰密度試驗方法宜采用環刀法,密度曲線見圖1。用烘干法測含水率的試驗結果見圖2。粉煤灰細度分析記錄結果見圖3。

　　九龍矸石電廠粉煤灰物理研究得出以下結論:色澤指數為8～9 ;平均密度0. 963 g/ cm3 ;含水率為1. 34 %;細度為0. 045 mm的篩余量為53. 48 % ,該灰屬于Ⅲ級粉煤灰,且含水量略微大,建議在使用前應對粉煤灰含水率進行量測。

2 　九龍矸石電廠粉煤灰化學成分分析

　　九龍矸石電廠粉煤灰性質在河北工程學院化學實驗室完成,對粉煤灰的燃失量及SiO2 ,Al2O3 , Fe2O3 ,CaO ,MgO ,SO3 等含量進行了化學分析試驗,結果如表1 所示。

　　試驗結果表明九龍矸石電廠粉煤灰屬于低鈣灰,燒失量較大,建議在使用前應做脫炭處理。

3 　高摻量粉煤灰混凝土強度試驗分析

　　不摻粉煤灰混凝土強度與齡期關系曲線及優化組CFS05 組高摻量混凝土強度與齡期曲線分別見圖4 ,圖5 。從圖4 ,圖5 可以看出,摻粉煤灰混凝土1 d ,7 d 齡期抗壓強度增長率有隨粉煤灰摻量的增大而降低的趨勢。21 d ,28 d 粉煤灰混凝土強度增加幅度較大,接近并幾乎超過不摻粉煤灰素混凝土強度。

　　摻粉煤灰水泥的水化,首先是水泥熟料水化所析出的Ca (OH) 2 ,通過液相擴散到粉煤灰球形玻璃體的表面,發生化學吸附和侵蝕,并生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣;當有石膏存在時,隨即產生水化硫鋁酸鈣結晶。大部分水化產物開始以凝膠狀出現,隨著齡期的增長,逐步轉化成纖維狀晶體,數量不斷增加,相互交叉,形成連鎖結構,使后期強度得到較快的增長。由于粉煤灰的球形玻璃體比較穩定,表面又相當致密,不易水化, 在水泥水化1 d 后的粉煤灰顆粒表面上,幾乎沒有變化,直到7 d 后才開始初始水化,略有凝膠狀的水化產物出現,在28 d 后粉煤灰顆粒表面上才產生大量的水化硅酸鈣纖維狀晶體,它們相互交叉連接形成很高的粘結強度。由此可見,在早齡期摻粉煤灰的混凝土強度都偏低,以后逐漸接近甚至超過純水泥熟料混凝土的強度。摻粉煤灰的混凝土抗壓強度有隨粉煤灰摻量的增加而降低的趨勢,且其抗壓強度均低于不摻粉煤灰的混凝土抗壓強度。對比試驗結果表明,高摻量粉煤灰混凝土在井下巷道噴漿支護中應用是可行的。

4 　結語

　　1) 通過試驗的方法測定了九龍矸石電廠粉煤灰的物理性質及化學成分,為該電廠粉煤灰資源化綜合利用奠定了基礎。2) 九龍矸石電廠粉煤灰含水量偏高,在使用前應對其含水率進行測試。3) 篩分試驗表明,粉煤灰屬Ⅲ級低鈣灰,燒失量高,在作為摻料前應做脫炭處理。4) 摻粉煤灰混凝土早期抗壓強度增長率隨粉煤灰摻量的增大而降低,但后期強度增長速率很快,達到并幾乎超過不摻粉煤灰素混凝土強度。5) 高摻量粉煤灰混凝土強度試驗表明,高摻量粉煤灰混凝土技術是可行的,并可以在井下巷道進行噴漿使用,為粉煤灰資源化綜合利用開辟了新的途徑。

參考文獻:

　　[1 ]李金奎,李鴻雷,谷祖雨. 高摻量粉煤灰混凝土性能試驗研究[A] . 全國新型墻體材料及資源綜合利用發展論壇暨新技術、新產品推廣應用交流經驗大會論文集[C] . 2004. 7.

　　[2 ]馬志霞,李金奎,侯瑞珀. 不同摻量粉煤灰混凝土強度試驗研究[J ] . 河北建筑科技學院學報,2005 ,22 (4) :32234.