商品混凝土生产应用-粉煤灰的技术经济效益分析

 
时间日期:2002-7-3        已被阅读次:[3462]
 
佛山市市政建设工程总企业 黄桥新

1、引言

  随着科学技术在各个行业、各个领域的深入发展及应用,人们对社会产品的使用性能的要求越来越高,而对其价格却希望值越来越低。作为早已纳入市场经济的一大建材行业——商品混凝土,亦不例外。为了适应现代施工技术及ca88结构的要求,混凝土必然要向高性能高强度方向发展,即易浇注、易密实成型而不离析,长期力学性能与体积稳定性好,高强、高韧性,在严酷环境中使用寿命长等等。对于商品混凝土,由于竞争的激烈,为了在市场上寻找生存发展,必然要不断的提高混凝土的性能以满足客户要求,还要不断的想方设法降低其成本。要达到这一目的,一个最有效的方法是利用双掺技术,选用合适的外加剂,掺入适量的粉煤灰来生产高性能混凝土。单一落后的纯水泥混凝土不管从经济上还是从技术上都是行不通的。可以说,目前粉煤灰已经成为商品混凝土行业不可缺少的一大原材料之一。早就有人提出外加剂是混凝土的第五组分,现在已经有人提出粉煤灰等活性材料是高性能混凝土的第六组分。下面通过试验对粉煤灰在商品混凝土中的应用价值进行分析研究。

2、试验方案

  (1)试验方法及目的

  根据混凝土的强度等级及坍落度要求分别设计掺粉煤灰与不掺粉煤灰的两种不同的配合比,对其试验结果及直接材料成本进行比较,以分析粉煤灰在混凝土中的作用及其带来的经济效益。

  (2)试验原材料

  水泥:三水河口“桥牌”Ⅱ型硅酸盐水泥42.5R
  砂:马房中砂,Uf=2.7,含泥量0.8%,泥块含量0.2%,吸水率0.5%
  石:云浮碎石5~25mm连续粒级,针片状含量6.7%,压碎指标7.8%,含泥量0.3%,泥块含量0.2%,吸水率0.3%
  外加剂:广州ca88宝JZB-4水剂,根据不同掺量减水率15~25%
  粉煤灰:珠海港环保实业有限企业供应的Ⅱ型灰,45um方孔筛余量13.3%,需水量93%,烧失量1.87%
  拌合水:饮用自来水

  以上材料均符合现行国家规范要求,本试验统一采用这一批材料,其中砂、石均为自然干燥状态。

  (3)混凝土配合比设计,见表1:(4)试验检测记录,见表2:

  (5)试验结果分析比较

  1)粉煤灰混凝土的需水量降低且工作性得到改善

  比较表1、表2的试验数据可以看出,粉煤灰混凝土拌合物比不掺粉煤灰的混凝土拌合物的用水量少6~7kg/m3,但它可以达到相近的坍落度,而且工作性更好。这首先得益于粉煤灰的颗粒形态效应,因为其颗粒基本上是由玻璃体及极少量碳粒组成,这些球状玻璃体能显著降低混凝土拌合物的屈服剪切应力,从而提高了拌合物的可塑性及流动性。其次是粉煤灰的容重比水泥轻,用它替代部分水泥后,使混凝土伴合物获得更多的胶凝浆体体积,增加了其粘聚性。再是粉煤灰中的微珠颗粒弥补了混凝土中细粉部分的不足,对泌水通道起到堵截作用,从而提高了新拌混凝土的保水性。另外粉煤灰的细微颗粒填充于混凝土中不够致密的孔隙中,不但使混凝土体系的颗粒级配更趋合理,而且使原本填充于孔隙中的水分得以释放出来。因此粉煤灰能使混凝土的水胶比降低、工作性提高,这对于配制生产高性能高强混凝土是很有利的。

  2)粉煤灰混凝土的坍落度经时损失变少从表2大家可以看出,粉煤灰混凝土拌合物的坍落度经时损失比不掺粉煤灰的混凝土拌合物少。这是由于粉煤灰混凝土的水泥用量较少且粉煤灰初期的化学“惰性”可降低混凝土的水化热,延缓了其水化硬化速度;而且粉煤灰的物理特性对混凝土有一定的塑化作用。因此粉煤灰混凝土经过一定的时间后还能保持比较好的流动性及可泵性。

  3)粉煤灰混凝土的强度有更好的发展、抗渗性能更高

  从表2的抗压强度检验值来看,粉煤灰混凝土的强度除3d强度稍低于不掺粉煤灰的混凝土强度外,中后期如7d、28d、60d的强度都赶上、甚至超出后者。另外从表2的最大抗渗检验水压来看,粉煤灰混凝土的抗渗性能比不掺粉煤灰的混凝土要好得多。说明粉煤灰混凝土不但强度能得到更好的发展,而且抗渗性能也有大幅度提高。根据很多其他试验研究表明,这是因为粉煤灰对混凝土还能起到如下几个作用:

  其一,粉煤灰能有效地降低混凝土的水胶比,同时使之具有更好工作性,提高了混凝土的匀质性及致密性。

  其二,在混凝土拌合物中掺入粉煤灰后能破坏水泥浆体的絮凝结构,使水泥颗粒更好均匀分散;同时粉煤灰混凝土的水胶比虽低,但水灰比却足够大。这使得水泥能更好更彻底的进行水化反应,从而使粉煤灰混凝土的中后期强度比纯水泥混凝土得到更好的发展。

  其三,粉煤灰改善了混凝土的薄弱环节——过渡区。首先是粉煤灰的微珠颗粒填充了水泥浆体与骨料界面区附近较大的空隙,其次是粉煤灰的活性成分SiO2和Al2O3和Ca(OH)2进行二次反应生成稳定的胶凝物质,减少了化学性质不稳定的Ca(OH)2晶体在界面区长大、富集。这使得水泥浆体与骨料间的黏结强度得到更好的发展,从而提高了整个混凝土结构的强度及其密实性。

  其四,由于粉煤灰能降低混凝土内部的水化温升,使混凝土水化硬化初期的收缩减少,减少了收缩裂缝的产生,从而使混凝土的强度能顺利发展,抗渗性、耐久性也相应得到了提高。

  4)粉煤灰混凝土的直接材料成本降低

  从表2的直接成本比较可知,由于粉煤灰的价格比水泥便宜,用粉煤灰替代部分水泥配制生产商品混凝土每方可节约成本4~7元钱,其带来的经济效益是相当可观的。

  3、生产粉煤灰混凝土的潜在技术经济价值

  (1)减少环境污染,促进环保建设

  据统计,每燃烧一吨煤粉大约可以排出150~250公斤的粉煤灰,现在我国发电厂每年的粉煤灰排放量超过1亿吨。粉煤灰若不能加以很好的利用而直接排入江河湖泊,就会污染环境、堵塞江河、占用农田。

  对粉煤灰的利用一方面减少了粉煤灰直接对环境的污染;另一方面由于用粉煤灰取代了部分水泥后,减少了对水泥的消耗,从而减少了生产水泥带来的环境污染及对农田、绿色山野的开掘破坏。从这个角度说,生产粉煤灰混凝土实际上间接对环保建设做出重大的贡献。

  (2)促进国民经济可持续发展

  生产粉煤灰混凝土不仅可以减污染、节省水泥,还可以减少再生资源浪费与能源消耗,这对于维持生态平衡及促进国民经济可持续发展都具有深远的意义。

  4、小结

  粉煤灰是一种可利用的、具有潜在技术经济效益的工业废渣,只要大家充分利用不断进步的混凝土生产技术,在商品混凝土中对它进行合理的应用,不仅会给自身带来巨大的技术经济效益,还会为国民带来良好的社会效益。我企业的混凝土供应站由于充分利用粉煤灰配制生产商品混凝土,既降低了成本,又提高了质量,在市场上保持着相当好的竞争力。
     
 
 
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