关于粉煤灰作水泥混合材的研究进展由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“粉煤灰水泥国外的研究”。
关于粉煤灰作水泥混合材的研究进展
XX材料080220080060
摘要：本文主要介绍粉煤灰的发展历史，粉煤灰的性能特性，不同种类，不同掺量粉煤灰作为水泥混合材的综合应用，以及各自对水泥各项性能的影响，最后介绍粉煤灰替代水泥带来的经济效益以及对未来的发展展望。
关键词：粉煤灰；水泥混合材；安定性；形态效应；微集料效应
0 引言
燃煤电厂所产生的粉煤灰是世界范围内最大量的废渣之一。1993年世界煤渣（粉煤灰和底渣）产量估计已经有5.62亿吨，其中仅有16.1%可以利用。2000年我国仅燃煤火力发电厂产生的粉煤灰等灰渣就达1.8亿吨，灰场占地4亿平方米。面对日益增长的生产废料及废渣，合理的解决方案是提高对废料及残渣的再利用。在许多国家，粉煤灰被处置在粉煤灰堆场，处于无控制状态，对生态系统特别是对社会环境构成潜在的危险。研究发现，粉煤灰由于其较大的比表面积特点，其表面效应和微集料效应，在水泥工艺上适合作为一种矿物掺合料，对水泥的性能产生了很大的改变，由此带来的性能改善和经济效益，已经被越来越大的重视起来。粉煤灰的定义和历史发展1.1 定义及产生过程
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。
1.2发展
我国的能源工业稳步发展，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。经过开发，粉煤灰在建工、建材、水利等各部门得到广泛的应用。20世纪70年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发，多
次召开国际性粉煤灰会议，研究工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉，兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。目前，对粉煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究，特别是着重要资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加，技术在不断更新。粉煤灰的性能特点
2.1化学组成主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2等，此外还有P2O5等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。由于各地燃煤的性质有所不同，故其组成会有所不同。
2.2 物理特性
粉煤灰是晶体、玻璃体及少量未燃炭组成的一个复合结构的混合体，其中结晶体包括石英、莫来石、磁铁矿等；玻璃体包括光滑的球体形玻璃体粒子、形状不规则孔隙少的小颗粒、疏松多孔且形状不规则的玻璃体球等；未燃炭多呈疏松多孔形式。粉煤灰在水泥基材料中的作用概述
粉煤灰之所以具有如此多的优异性能，总结下来可以归为以下三类作用：形态效应，活性效应，微集料效应。
3.1 形态效应
形态效应可以分解为填充作用，表面作用和润滑作用。
（1）填充作用取决于粉煤灰的粒径。较小的粒径可以填充在水泥颗粒的空隙中。
（2）表面作用取决于粉煤灰的比表面积和它的亲水性。粉煤灰越细，需水量越大。
（3）润滑作用取决于颗粒的大小，较小的颗粒有较强的润滑作用。填充作用适合于较小的掺量，掺量较大时填充作用被表面作用抵消。
3.2 活性效应
包括两种反应，一是水泥熟料矿物的水化反应，二是粉煤灰中的活性成分与氢氧化钙的火山灰反应。两个反应是同时进行的。
3.3 微集料效应
（1）粉煤灰的微集料效应随粉煤灰掺量的增大而增强。、（2）粉煤灰的微集料效应随着龄期的增长而减弱。
（3）在相同水胶比时，粉煤灰对硬化水泥孔结构的细化作用仅表现为相对细化作用，只在较晚的龄期才能表现出来。不同种类粉煤灰掺合料介绍
4.1 不同掺量粉煤灰对水泥性能的影响
4.1.1粉煤灰对水泥标稠需水量和凝结时间的影响
掺入粉煤灰后,水泥的80 m筛筛余和表面积升高,凝结时间相应增长,并且随着粉煤灰掺量的增大而增长,这是因为粉煤灰的水化活性远比水泥熟料低。
4.1.2 粉煤灰对水泥浆体力学性能的影响
随着粉煤灰掺量的增加,水泥-粉煤灰体系的3 d、7 d抗压强度呈线性下降,28 d强度则呈二次函数形式下降。粉煤灰替代部分水泥后,体系中水泥熟料矿物比例减少,控制水泥水化速度的有效水灰比相对增大,溶液中Ca2+离子浓度降低,水泥-粉煤灰体系的总的水化速度减慢,生成的水化产物颗粒之间连接不够紧密,相应地降低了早期强度。到28 d时,由于粉煤灰的火山灰反应的进行以及粉煤灰颗粒的填充效应的发挥,使浆体的结构趋于致密,水化产物之间的相互交叉、连接程度趋好,粉煤灰适当的掺量对其强度的影响很小。
4.1.3 对水泥浆体微观结构和水化产物形貌的影响
掺有40%粉煤灰的水泥中熟料矿物水化比较充分,但大量球形粉煤灰颗粒表面仍然光滑,未发生任何水化反应,粉煤灰颗粒与周围浆体的界面清晰可见。
4.1.4 粉煤灰对水泥浆体孔结构的影响
粉煤灰的掺入显著改善了水泥浆体的孔隙结构,使得大孔减少而微孔增加。粉煤灰对水泥浆体孔结构的改善是由于粉煤灰的密实效应作用的结果。在早期,大量细小的粉煤灰颗粒填充在熟料矿物的水化产物孔隙中,将原来的大孔分割为很多细小且互不连通的小孔,使硬化浆体的密实度提高。
4.2 脱硫粉煤灰作为水泥混合材
随着环境保护要求的进一步加强,大量脱硫副产物脱硫粉煤灰的处理和利用已经引起业内人士的关注。与普通的粉煤灰相比,脱硫粉煤灰中含有一定量的硫酸钙(CaSO4)和亚硫酸钙(CaSO3),改变了原有粉煤灰的性质,使脱硫灰的综合利用受到了限制。加上对脱硫灰的研究也投入不够,人们对脱硫灰的组分及理化性能并不十分了解,在脱硫灰综合利用问题上还存在顾虑。通过试验，混合材料中掺入粉煤灰+矿粉(比单掺灰配制的水泥3、7、28d强度都有所提高,掺入量可达30%以上,配制的水泥体积安定性合格,细度、标准稠度用水量、凝结时间等符合要求。经过大量的理论实验验证，脱硫粉煤灰作为水泥混合材具有可操作性。
4.3 预活化粉煤灰作水泥混合材的研究
4.3.1 活化机理
原状粉煤灰中加入复合矿物激发剂后，在湿热条件下，粉煤灰颗粒
表面将在激发剂提供的碱性离子作用下进行反应，生成水化硅酸钙和钙矾石凝胶，这些矿物与水泥的水化产物十分相似，便能起到晶核作用，诱导水泥水化，从而提高早期强度。
4.3.2 矿物激发剂对混合材活性的影响
（1）矿物激发剂的掺量影响着粉煤灰混合材的活性，当掺量为8％时，具有明显的早强作用，但28d强度略有降低；辅助采用石膏能弥补后期强度不足的问题。
（2）对湿热活化的粉煤灰在700℃条件下煅烧，混合材的活性能得到进一步提高，在水泥中的掺量能继续提高。
（3）提高湿热养护温度和成型颗粒强度，混合材的活性更好。
4.4 高钙粉煤灰在水泥中的应用
目前我国高钙粉煤灰可分为两大类，一类为天然高钙粉煤灰，主要有神木煤、东胜煤及云南第三纪褐煤等燃烧后产生的天然高钙粉煤灰；另一类是发电厂为减少排入大气中的ＳＯ２，利用煤粉和石灰石粉混合燃烧或在高温烟气中喷入石灰石粉工艺产出的人工增钙粉煤灰。两种高钙粉煤灰的共同特点是ｆ－ＣａＯ含量较高，用作水泥混合材时对水泥安定性影响较大。用正交实验得出结论如下：
（1）产出天然高钙粉煤灰的发电厂，如能适当降低燃用煤粉的细度，将有利于高钙粉煤灰的综合利用。高钙粉煤灰通过分选，ｆ－ＣａＯ含量较低的部分作水泥混合材料，其掺入量将明显高于未经处理的原灰。
（2）高钙粉煤灰活性较高，与普通粉煤灰作水泥混合材料相比对提高水泥强度有利。通过一定的技术处理后，可解决天然高钙粉煤灰ｆ－ＣａＯ对水泥安定性的影响，因此天然高钙粉煤灰作为水泥生产用混合材料有良好的前景。粉煤灰作为水泥混合材的综合效益
在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料，成本大量降低；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。
6.结语
如今，粉煤灰再也不是当年的废渣，而是变废为宝，得到了长足的发展。在道路建设，工程回填，水泥掺合料，混凝土，墙体材料，农业领域，环保领域中的治理废水，治理废气，化工，汽车领域都有应用。总之,粉煤灰的综合利用前景十分广阔,虽然现在还存在着诸多问题,但是推广其合理利用,可变废为宝,化害为利,对大力发展绿色经济和循环经济起到巨大的推动作用,达到环境、社会、经济的三者统一,促进社会、经济、环境的可持续发展。
参考文献
【1】王复生,杜瑞臣,孙瑞莲等。粉煤灰活性激发方法探讨[J].硅酸盐学报,2001,18(9):21-22.【2】沈威,黄文熙,闵盘荣.水泥工艺学[M].武汉:武汉工业大学出版社,1993.245-257.【3】 李庚英1双掺超细活性混合材对高强混凝土性能的影响[J]1四川建筑科学研究第29卷第4期2003年12月
【4】徐迅,卢忠远.超细粉煤灰、超细矿渣粉对水泥物理性能的影响研究[J].粉煤灰,2006,(4):3-6.【5】朱洪波,马保国.高钙粉煤灰的安定性特征与改性技术研究[J].粉煤灰综合利用,2006,(1):12-14.【6】张召述．用工业废渣制备CBC复合材料基础研究[D]．昆明：昆明理工大学，2006．
【7】吴清仁等。生态建材与环保。化学工业出版社，2003，（7），235-236.
