在混凝土的配制过程中,掺加粉煤灰可以节省水泥,具有一定的经济效益和生态效益。本文在研究混凝土、粉煤灰、水泥等物质基本性质的基础上,用控制变量法的思想,设计了几组实验,对比分析了不同粉煤灰掺量和细度对配制的混凝土性能的影响。(1)在专业水泥粉煤灰掺量对混凝土性能的影响实验中,在其他条件都相同的情况下,取5 种掺量百分比:40%、30%、20%、10%、0%,并对它们配制的混凝土的抗压强度作对比分析,实验结果表明:粉煤灰混凝土的前期强度增长慢,后期强度提升大;适量粉煤灰的掺入会提高混凝土强度,掺量取20%为宜。专业水泥粉煤灰(2)在粉煤灰细度对混凝土性能的影响实验中,在其他条件都相同的情况下,用细度分别为13.20μm、11.00μm和9.30μm的粉煤灰配制混凝土,并对它们的抗压强度作对比分析,实验结果表明:粉煤灰的细度值越小,制成的混凝土的抗压强度越大。
据调查, 近几年山西省投产的粉煤灰综合利用项目日益增多,全省用灰企业2 000 余家,全年总产值超过100 亿元, 粉煤灰综合利用产业在全省经济总量中已经占有一席之地。专业水泥粉煤灰综合利用项目主要集中在建材利用方向,包括商品粉煤灰、粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、混凝土砂浆、加气混凝土砌块、粉煤灰砖等。水泥厂利用粉煤灰生产矿渣粉煤灰硅酸盐水泥等各类水泥,年利用专业水泥粉煤灰约600 万t;加气混凝土砌块生产企业40 余家,年利用粉煤灰约360 万t;年生产粉煤灰烧结砖、蒸压砖达到30 亿块,年利用粉煤灰约580 万t;混凝土、干混砂浆等消纳粉煤灰量也将近500 万t。在新型建材领域也开展了有益探索,粉煤灰生产新型轻质复合墙板、装饰板、保温板等项目已取得初步成功及市场应用。
2000 年山西省火电装机容量为1 290 万kW,至2013 年增长了3 倍,达到5 202 万kw。全省发电量由2000 年的620 亿kw 增长到2013 年的2527 亿kw 粉煤灰也由2000 年的805 万吨增长到2013 年的4799 万吨(约占全国专业水泥粉煤灰总产生量的8.4 %)。由于燃煤品质下降以及低热值煤发电项目的逐步实施,燃料发热量低,灰分普遍提高,专业水泥粉煤灰产生量年增长速度较发电量增长速度快。
优质的粉煤灰掺入混凝土可明显地改善混凝土的和易性,当粉煤灰掺量大于胶材总量的5%~10%时,效果极为明显。现今在混凝土实际生产中,粉煤灰掺量往往达到20%,有的甚至高达30%,但混凝土的和易性却不尽人意。抽取原材料进行检测时,发现专业水泥粉煤灰的检测结果经常不满足标准要求或者与验收时的结果相差甚远。现以某公司所用Ⅱ级粉煤灰进场及抽样常规检测结果进行对比,出现这种情况的最大原因就是粉煤灰供货厂家为谋求利益而以次充好,甚至掺假。专业水泥粉煤灰进场验收时,检测结果符合要求的原因主要是检测的样品是供货厂家提前准备好的合格样品或是在易取样部位装入合格粉煤灰。有些公司由于人员配备或节省成本等原因不能做到车检或抽检,就导致许多劣质粉煤灰被用于混凝土生产中。结果不仅没有起到应有的作用,反而给混凝土的质量埋下了隐患。
为了节省投资,不少研究者探索发展蒸汽养护,甚至自然养护生产粉煤灰陶粒。其中以安徽省建筑科学研究设计院坚持多年做了比较多的工作,也取得一定的成果。荷兰霍高文能源及环保服务公司开发了蒸汽养护粉煤灰陶粒生产技术,并在荷兰及在美国建立了生产线。它是用7 %的熟石灰与粉煤灰充分搅拌混合后经成球盘造粒送进大筒仓,在筒仓中通入80~85 ℃蒸汽经预热、恒温、冷却而成。由于堆积密度偏高,筒压强度偏低,耐久性较差,只能用于较低标号的非配筋混凝土制品或非承重砌块。蒸汽养护粉煤灰陶粒,甚至自然养护粉煤灰陶粒可以适度发展,但要应用确当,严格控制。水泥粉煤灰价格