粉煤灰可用作砂浆、水泥、混凝土的掺合料,并成为混凝土、水泥的组分,粉煤灰作为原料代替黏土生产水泥熟料的原料、制造烧结砖、蒸压加气混凝土、空心砌砖、泡沫混凝土、烧结或非烧结陶粒,铺筑道路。除此之外,粉煤灰还有哪些作用呢?成本降低:掺加找火电厂粉煤灰在等强度等级的条件下,可以减少水泥用量约10%~15%,因而可降低混凝土的成本。找火电厂粉煤灰耐磨性提高:粉煤灰的硬度和强度较高,因此说粉煤灰混凝土的耐磨性要好于普通混凝土。但混凝土养护不良会导致耐磨性降低。混凝土的温升降低:掺加粉煤灰后可减少水泥用量,且粉煤灰水化放热量很少,从而减少了水化放热量,因此施工时混凝土的温升降低,可明显减少温度裂缝,这对大体积混凝土工程非常有利。混凝土拌和料和易性得到改善:掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流动性、粘聚性和保水性,使混凝土拌和料易于泵送、浇筑成型,并可减少坍落度时候的损失。
利用粉煤灰生产烧结砖的技术关键除原材料的品种、性能外,还在于:①粉煤灰与粘土、页岩的混合均匀程度,如何使粉煤灰在粘土、页岩中混合分布均匀;②与所要生产砖的规格、品种相适应的挤出成型的工艺参数及挤出机性能;③成型坯体的密实度;④相应的干燥、烧成及码、搬运技术水平,在这4方面,我国在技术上还未成熟,仍需进一步研究开发和探索。从南京、鞍山、秦皇岛引进的生产技术及装备所建设生产线的生产运作情况看也说明了这一问题。在这些生产线引进合同中都规定了粉煤灰重量掺入比例为50%,甚至更高,但经生产实践均没有达到。
采用45um方孔筛做筛析试验,劣质粉煤灰的细度通常在30%以上的粉煤灰。粉煤灰中粗颗粒较多,海绵体多,含炭量高,“两多一高”使粉煤灰的填充效应下降,吸水性和吸附外加剂能力增加,混凝土工作性能明显变差,28d活性也会随之下降。在加上玻璃体微珠少,起不到“滚珠轴承”润滑作用。
总体而言,我国粉煤灰立法有如下几个明显的特点:一,就污染治理而言,粉煤灰被作为一般固体废物加以管理,适用现行的环境保护法律规定,尤其是《固体废物污染环境防治法》的规定,由环保部门负责执法。虽然在法律、行政法规、规章层面,都没有专门的粉煤灰防治法律规定,但现行环保法律相对比较健全,对于找火电厂粉煤灰治理的措施与美国、欧盟、英国等发达国家的做法基本相同。实践中粉煤灰污染严重,一方面是因为缺乏更具针对性的法律规定,简单按照固体废物进行管理,更主要的方面则是因为“有法不依”造成的,因此主要属于执法范畴的问题。二,就综合利用而言,自上世纪九十年代以来甚至更早,就一直有专门的行政法规、部门规章或者规范性文件,鼓励找火电厂粉煤灰的综合利用,原先由国家经贸委等经济主管部门负责这项工作,目前主要由国家发改委负责。虽然综合利用的终极目的是为了保护环境,实现可持续发展,但是在这些专门规定中,几乎没有专门的环境治理规定,全部的规定都是为了促进资源的利用。 同时,粉煤灰进入利用环节以后,其存在形态从固体废物变为各种产品或者制成品(混凝土、粉煤灰砖、路基、大坝等),无法继续适用环保法律以固体废物来加以治理,导致粉煤灰利用环节环保法律与环境政府监管的缺位。
普通蒸汽养护和高压蒸汽养护粉煤灰砖是我国较早发展的利用粉煤灰生产墙体材料的品种。它是将粉煤灰、炉渣(或砂子、石屑)与石灰或再加上少许二水石膏经计量、搅拌混合、消化、压制成型、普通蒸汽养护(100 ℃饱和蒸汽)或高压蒸汽养护(180~200 ℃饱和蒸汽)而成的具有一定抗压强度的砖制品。由于生产工艺成熟,并能大量利用粉煤灰、炉渣(1亿砖可利用18~20 万t粉煤灰和炉渣),抗压强度可达100~200#,能满足承重墙体的要求,因而受到人们的重视,在60年代至80年代得到较大发展,累计投资5.4亿元人民币建设了159条生产线。
首先,粉煤灰“填充效应”可以改善水泥与粉煤灰组成的二元胶凝材料体系的颗粒级配,降低降凝材料的空隙率,进而使填充在水泥颗粒间的“填充水”释放出来,改善混凝土的工作性。其次,粉煤灰中含有大量的球形玻璃体,在混凝土中起到“滚珠、轴承”润滑效应,减少颗粒间的摩擦力,进而改善混凝土的工作性。再次,粉煤灰的活性大大低于水泥活性,可以降低混凝土坍落度损失。此外,粉煤灰对外加剂的吸附仅仅存在表面的物理吸附,优质粉煤灰对外加剂的吸附低于水泥,混凝土中使用优质粉煤灰相当于增加外加剂用量,混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。最后,粉煤灰的密度小于水泥,等量取代水泥后,混凝土中的浆体量增加,改善混凝土的粘聚性,提高抗离析能力,减水泌水,从而改善了混凝土的工作性能,使混凝土具有更好的流动性、密实性、匀质性,便于混凝土的施工。 实践应用过程中发现,质量优良的粉煤灰具有一定的减水作用,当掺量50%时,需水量减小幅度很小。粉煤灰有无减水性以及减水性的大小与其质量有很大的关系,因此应通过试验确定,不宜盲目偏信。