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。
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,对于找二级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,鼓励找二级粉煤灰的综合利用,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。
粉煤灰作为现代混凝土胶结材料中不可缺少的材料之一,市场需求日益增长,导致大量以次充好的粉煤灰流入市场。随着生产工艺的改变,粉煤灰的种类日益增多,且掺和料本身性质也发生了一定的变化,对混凝土性能产生一定的影响。对于找二级粉煤灰种类的增加和性质的变化,有关的基础研究却相对薄弱,缺乏指导性研究成果。(1)针对找二级粉煤灰生产工艺的改变及其性质的变化,应加快研究的步伐,推出具有指导性意义的研究成果(2)针对现有粉煤灰种类的多样性,积极寻求新的检测方法,制定新的技术规范及应用标准。(3)针对粉煤灰市场的供需量,探索新的可替代材料。
利用粉煤灰进行路基及工程填筑、填沟造地、沉陷区治理等生态修复工程也已有成功的范例。如运城市风陵渡开发区通过设置拦渣坝、排水井、防渗等设施将应用于找二级粉煤灰填沟造地百余亩;太原东山煤矿采用以找二级粉煤灰为主的浆料填充密实矸石空隙的方法,将粉煤灰输送到井下,填充到采空区,从而减少地面沉降。
粉煤灰主要含二氧化硅、氧化铝和氧化铁等,已广泛用于制水泥及制各种轻质建材。此外还可利用粉煤灰作漂珠及作为肥料和微量复合肥料。在工业方面可从找二级粉煤灰中回收碳、铜、铁、锗和钪等多种物质。目前有很多不法厂商将草木灰掺入到粉煤灰中,导致粉煤灰质量下降,学会辨别超细粉煤灰变得非常重要。找二级粉煤灰而且粉煤灰,流动性提高,工业矿渣超细粉与粉煤灰超细粉的性能主要集中在原料选择和细度两个方面。粉煤灰的主要化学成分为二氧化硅、氧化铝和氧化铁,高钙灰则含有较多的氧化钙。减少混凝土的用水量,改善混凝土的工作性质;矿渣是炼铁高炉排出的水淬废渣,其主要化学成分为二氧化硅、氧化铝和氧化钙与水泥成分接近。超细粉磨至平均粒径小于5μm和小于10μm可有效提高其水化活性。
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:掺加找二级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。找二级粉煤灰耐磨性提高: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。