一、 概述

　　我國是世界人均耕地最少的國家之一。由于世界環境的惡化，每年沙漠化要吞噬掉一些耕地；隨著經濟的快速發展，城市不斷擴大。大片良田用于經濟建設，我國燒制粘土磚每年要挖掉25—30萬畝耕地。土地資源危機亮起了紅燈。“秦磚漢瓦”的歷史，應該結束了。發展綠色環保建材已到了刻不容緩的地步。

　　我國是世界燃煤發電的第一大國，排出的粉煤灰是世界之冠，97年粉煤灰的總排放量已達1.6億噸，目前利用率約在30%，主要用于筑路基和回填，建材業所用不多，每年有一億多噸未能利用的粉煤灰，儲存于灰庫中。每年需征地五萬畝土地儲灰，目前貯存一噸灰的建庫費和運行費約需10—100元，粉煤灰用于筑路，受地區、時間的限制，使用不均衡，一旦干線基本建成，粉煤灰的出路馬上又成問題。因此必須大力研究開發利用粉煤灰，生產適合建筑業需要的墻體材料，特別是粉煤灰小型空心砌塊、地磚、面磚等新型建材，實現產業化，使粉煤灰綜合利用走上康莊之道。

　　國家對粉煤灰開發利用非常重視，一批科技專家致力于這一事業，對推動我國粉煤灰綜合利用作出了重要貢獻，如上海粉煤灰砌塊在60—70年代曾占全市墻材的60%。但到了70年代后期，由于發現粉煤灰砌塊建筑存在諸如裂縫、粉刷脫落、裝修困難，施工不方便等缺點，當時沒有認真的總結、研究、提高和改進，包括建筑結構體系的改進，而是一下子給否定了。“壞名聲”一直影響到現在，給今天的粉煤灰建材的發展帶來了深重的不良影響。其實那時的粉煤灰砌塊以生石灰為激發劑，通過高溫壓固化成材，材料安定性欠佳、砌塊內部存在不利的溫度應力，干縮率較大，表面光滑等缺點，再加上沿用磚混結構建筑體系，不可避免的造成了上述毛病。但是，近10年來科技成果有了新的發展。中國建材研究院有關專家經多年研究和生產實踐推出的粉煤灰小型空心砌塊生產技術，生產出的粉煤灰砌塊性能有了很大的提高，許多方面都超過了粘土磚，用這種新型建材蓋出了多幢六層住宅樓，經有關部門鑒定受到專家的肯定。同時也受到用戶和房地產發展商的歡迎。根據北京、江蘇、安徽、上海等地的實踐證明，粉煤灰小型空心砌塊做為新型墻體材料大有發展前景。它大量利用粉煤灰，防止了對環境的污染和破壞，同時還提高了建筑使用功能和降低了建筑造價。真正做到了集經濟效益、社會效益和環境效益于一身，是利在當代，功在千秋，造福子孫后代的綠色環保好建材。



　　二、 粉煤灰的化學物理特性適于做建材，是很好的建材原料

　　1、 煤灰是相當純凈的建材原料
　　粉煤灰化學成份與煤種、產地、燃燒爐型式等有關，但我國非高鈣粉煤灰，其成份比較相近，現將上海地區的八大燃煤電廠的粉煤灰各種化學成份的平均值與江西明砂高嶺土化學成份相比，列表如下：

成份 SiO2 Al2Q3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 Na2O K2O SO3 燒失量
粉煤灰 49.9 31.2 6.7 2.5 0.7 1.2 1.2 0.2 1.1 5.9
高嶺土 50.6 34.9 0.6 0.4 0.1 微量 2.7 1.0 9.9


　　從上述表可以看出粉煤灰與高嶺土的化學成份很相近，以影響材料長期穩定性的燒失量（可以燃燒的有機質）還低于高芩土很多。因此可以說，經過高溫燃燒后的粉煤灰是相當純凈的相當好的建材原料。

　　2、 粉煤灰中有害元素在水體中浸出物及放射性沒有超標，是安全的。
　　對粉煤灰中有害元素在水體中浸出物及放射性曾有過片面的意見，令一些人談起粉煤灰就產生懷疑，為了糾正這種錯誤影響，國內很多研究機構對此做了大量的研究，測試了許多電廠的粉煤灰，研究的結果現簡介如下：

　　（1）根據上海市粉煤灰應用技術手冊所述：“楊欽元等測得的粉煤灰的天然放射性元素的比活度，按GB6763—86兩個公式計算的結果分別為0.93和0.73，說明即使全部用粉煤灰制成的建材，其放射性亦未超過國家標準，對人體是安全的。”

　　（2）根據吳賢中、汪斌、李尉卿《粉煤灰及其建材制品中有害元素在水中浸出及放射水平的研究》一文結論：①有害元素在水體中的浸出極微，不會影響環境水質，浸出后的水質尚符合國家水質二級標準。②用粉煤灰做的建材制品的放射性對人體無傷害。這些制品的比放射性強度比GBJB—74《放射性防護規定》低2—3.56倍。而且檢測資料反映粉煤灰制品與當地粘土磚放射性相當。

　　（3）環保部門在蕪湖市測得蕪湖電廠粉煤灰的比放射性強度（淮南煤）及江蘇泰興黃橋電廠（徐州煤）的粉煤灰比放射性強度均低于國家標準很多。

　　對于我國晉、陜、豫、冀、蘇、皖等主要的煤礦的粉煤灰的浸出物和放射性都沒有超標是很安全的，而且這些地方60、70年代用粉煤灰硅酸鹽砌塊所建的建筑經過20多年應用也證明是安全的。但是在云、貴、川等地某些小煤窯的粉煤灰的放射性存在超標現象，因此這些地區使用時宜慎。



　　三、粉煤灰的顆粒組成與結構也適于做建材

　　粉煤灰的顆粒主要由大量硅鋁玻璃體和少量碳粒組成，玻璃體又以單珠、連珠體和海綿狀不規則多孔體組成。粉煤灰的活化能力主要靠硅鋁玻璃體，但在常溫下，因其以多聚物組成為主，故活化能力較低。粉煤灰的密度、堆積容重和細度如下表：

密度 堆積容重 細度%
（G/cm3） （kg/m3） >80mm 45—80mm <45mm
2.08 73.5 22.9 23.9 49.2

　　粉煤灰的基本效應也適于做建材
　　 （1）活性效應：粉煤灰活性效應是指粉煤灰的火山灰活性反映（二次反應）和高鈣粉煤灰的自硬的膠凝性質。

　　（2）形態效應：依據“粉體工程學”的理論，為粉煤灰的形態效應可以在混凝土材料中起到減水、引水、保水、釋水、潤滑、減阻、解絮、塑化、增漿、濃化、粘聚、增密、減氣、堵孔、調凝、促凝等正效應。

　　（3）微集料效應：對混凝土漿體中尚未水化的水泥顆粒內芯視為“微集料”，對混凝土強度起到正效應即為微集料反應，而粉煤灰微集料在混凝土中的效應比未水化的水泥顆粒和微集效應還略勝一籌。



　　四、雙免技術成材機理：
　　粉煤灰和爐渣的主要活性反應，是與水泥熟料水化生成的Ca（OH）2反應生成硅酸鈣結晶（xCaO·SiO2·nH2O）反應過程如下：
SiO2＋xCa(OH)2＋(n－x)H2O＝xCaO·SiO2·nH2O

　　除上述反應外，粉煤灰和爐渣還與其他的水化產物進行一系列復雜的二次反應，生成水化硅酸鈣和水鋁酸鈣結晶。其反應過程如下：
　　① (1.5－2.0) CaOSiO2·aq＋SiO2＝(0.8－1.5)CaO·SiO2·aq
　　② 3CaO·Al2O3·6H2O＋SiO2＋mH2O＝xCaO·SiO2·mH2O＋yCaO·Al2O3·nH2O x≤2 ，y≤3
　　③ Al2O3＋xCa(OH)2＋mH2O＝xCaO·Al2O3·nH2O x≤3
　　④ 3Ca(OH)2＋Al2O3＋2SiO2＋mH2O＝3CaO·Al2O3·2SiO2·nH2O

　　上述反應的水化產物與水泥熟料的水化產物基本相同。因此，粉煤灰和爐渣的水化性能是一致的。所以，粉煤灰和爐渣在活性充分發揮的情況下，可起到和水泥相同的膠結作用，而降低水泥的用量，從而降低砌塊的總成本。