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。专业一级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,年利用专业一级粉煤灰约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。
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,对于专业一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,鼓励专业一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。
物理激活也称机械激活,对粉煤灰、矿渣、煤矸石等具有很好的处理效果。超细粉磨可以使粉煤灰颗粒粒径变小,比表面积增加,有效填充于水泥硬化浆体的孔隙,起到密实增强的作用。同时,超细颗粒表面出现错位、点缺陷和结构缺陷,表面自由能增加,活性提高。在水泥水化过程中超细专业一级粉煤灰会与水泥初期水化生成的氢氧化钙发生二次水化反应,不但有助于提高水泥后期强度,而且降低体系碱度,改善耐久性。一级粉煤灰厂家超细粉粒径比水泥粒径小很多,其密实填充效应将水泥空隙中的水置换出来,抵消了比表面积高而增加的湿润水部分,所以掺加超细粉会不提高而是减少水泥需水量。另超细粉颜色较深能改善水泥颜色,增强水泥和减水剂的适应性。
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)在专业一级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。专业一级粉煤灰(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。
混凝土中混入油性物质会影响混凝土中的胶骨粘结,界面作用力减弱,最终影响混凝土的强度及耐久性。根据混凝土浇筑后的跟踪观察,我们发现掺入此种粉煤灰的混凝土会出现一定程度上的色差,强度方面没有明显变化。虽然此种专业一级粉煤灰并未引起工程质量事故,其最终对混凝土强度及耐久性的影响有多大也无法确定,但我们仍需谨慎对待。专业一级粉煤灰在日常工作中,检测烧失量比较费时,用于车检不太现实。如果发现颜色较深的粉煤灰,我们可以采用一个简便方法进行判别:取一定量粉煤灰样品置于烧杯中,然后加入水搅拌,含油粉煤灰在搅拌后表面会出现一层黑色油状物,颜色分层明显。如果发现其为含油粉煤灰,各混凝土公司应根据工程要求、仓储、供应及公司要求等实际情况决定其去留。