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1、 编号 新疆农业职业技术学院浅谈粉煤灰对砂浆强度的影响分 院 名 称 ： 工程学院 专 业 ： 水利工程 班 级 ： 10级水利工程（2）班 学 生 姓 名 ： 校内指导教师： 企业指导教师： （工程师） 2013 年 4 月 22 日摘要：采用本地生产的原材料，查明该类原材料的物理成分和基本物理及化学性质。采用等量代替法代替基准砂浆中的部分水泥，对不同粉煤灰掺量的砂浆强度与基准砂浆强度进行对比分析，将不同粉煤灰掺量的砂浆强度变化进行统计并绘制成曲线。研究了粉煤灰掺量对粉煤灰砂浆强度的变化规律，分析了粉煤灰的作用机理。从其变化趋势得出粉煤灰砂浆7天强度较低，但其后期强度发展速度很快，并且粉煤灰
2、代替砂浆中水泥的最优掺量在25%左右，此时粉煤灰砂浆28天的抗压强度发展速率也较大。掺入减水剂后的粉煤灰砂浆不仅水的用量减少，改善了砂浆的流动性，而且砂浆强度也明显有所提高，其28天的抗压强度远远高于基准砂浆的抗压强度。实验表明粉煤灰砂浆的后期抗压性能优于基准砂浆的抗压性能。结果表明粉煤灰砂浆是一种抗压性能较好的“绿色”材料，在工程建设中具有参考价值。关键词：砂浆；粉煤灰；抗压强度 业界特选a#1.背景建筑砂浆在建筑工程中是一种用量大、用途广泛的建筑材料。合理使用砂浆，对保证工程质量，降低成本有着重要意义。粉煤灰砂浆是指掺入一定量粉煤灰的砂浆。将粉煤灰合理应用于砂浆之中，有助于增大砂浆的流动性
3、、减少泌水、改善砂浆性能。由于粉煤灰活性较低，砂浆早期强度降低，但随着龄期的延长，掺粉煤灰的砂浆强度可逐步赶上基准砂浆（不掺粉煤灰的砂浆）。我国是一个资源消耗大国，同时也是一个资源紧缺的国家。我国是世界产煤及耗煤大国，每年排出的粉煤灰已近2亿吨。虽然经过多年的努力。在粉煤灰综合利用的基础理论及应用技术等方面的研究取得了较大的进展，但目前的使用量仍未超过40。大量的粉煤灰不仅占用了大批的场地，而且已经造成严重的地区性空气污染1。 将粉煤灰合理地用于混凝土和砂浆中不仅是节省我国资源、能源的有效途径，也是提高混凝土和砂浆性能的有效措施。1.1国内外粉煤灰砂浆研究现状1.1.1国外研究现状砂浆是由胶结
4、料、细集料、掺加料和水配制而成，在建筑工程中起黏结、衬垫、传递应力和装修作用。它是我们从事建筑施工工程中的一种非常普通又非常重要的一种特殊混凝土。它能使单一块体相互粘结而形成砌体，并使砌体间应力均匀分布，减少砌体的透气性，有效提高砌体的防水隔热性能及抗冻性，从而保证建筑物或构筑物的正常使用。粉煤灰砂浆是掺入了一定粉煤灰的砂浆，主要用于内外墙面、台度、踢脚、窗口、沿口、勒脚、磨石地面底层及墙体勾缝等装修工程及各种墙体砌筑工程；粉煤灰混合砂浆主要用于地面上墙体的砌筑和抹灰工程；粉煤灰石灰砂浆主要用于地面以上墙体砌筑的抹灰工程2。1.1.2国内粉煤灰砂浆研究及发展现状。我国研究应用粉煤灰砌筑砂浆和粉
5、煤灰抹灰砂浆已有数十年历史。在砌筑砂浆中适量掺入粉煤灰，对于改善砂浆性能、保证工程质量、节约水泥、降低成本及保护环境、节约土地等均有明显效益6。我国已故工程院资深院士吴中伟同志在其去世前不久发表的著名文章：“高性能混凝土绿色混凝土”中指出：“必须及早解决，否则将成为不可持续发展的材料。尤其在中国，人口众多，水泥混凝土的需求量特大，而资源并不富裕，环境问题也十分突出。为解决这些问题，混凝土的生产及施工技术必须从原始落后的，以消耗大量资源、能源为代价的粗放生产经营方式，向大量节约资源、能源，减轻地球环境负荷及维护生态平衡的具有最新、最高技术水平的生产经营方式发展。”吴中伟院士接着指出：要达到上述目
6、标必须要发展绿色高性能混凝土（GHPC）。他对 “绿色”的含义概括为：节约资源、能源；不破坏环境，更应有利于环境；可持续发展，既要满足当代人的需要，有不危害后代人满足其需要的能力。他认为，“高性能混凝土”具有以下特征：更多地节约熟料水泥降低能源与环境污染；更多地参加工业废料为主的细掺料；更大的发挥混凝土的高性能优势，减少水泥与混凝土的用量4。基于对“绿色”和“高性能混凝土”的认识，发展粉煤灰混凝土就是发展绿色高性能混凝土，是可持续发展战略的重要举措。我国粉煤灰砂浆的发展前景随着我国电力工业技术装备水平的突飞猛进，用电收尘器收集的干粉煤灰量日渐增多，粉煤灰质量日益提高。据了解，其中级粉煤灰年产量
7、已达65万吨。按照三峡工程建委专家组的意见，粉煤灰掺量需从现有的占胶凝材料30%32%的基础上再提高5%，最高达到40%，在日本这一比例甚至高达70%。大量级粉煤灰质量虽不如级粉煤灰，但经过球磨机研磨后活性较原状灰大大提高。经过半个世纪电力工业的发展和各方面有关人员的辛勤劳动为粉煤灰混凝土和粉煤灰砂浆的发展打下了强有力的物质基础，我们相信粉煤灰砂浆会有更广阔的发展前景。1.2混合砂浆的掺合料粉煤灰1.2.1粉煤灰简介煤粉在电厂锅炉燃烧过程中，碳和挥发物被烧掉后剩下的矿物质如粘土、页岩、石英经烧至熔融，悬浮在炉烟气中，熔融的矿物质固化形成球形颗粒。在排放到大气以前为除尘器捕集，即为粉煤灰。它是燃
8、煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，近年来随着电力工业的迅速发展，燃煤电厂粉煤灰的排放量不断增加，据统计2000年我国粉煤灰年排放量1.53亿吨，2005年预计达到3亿吨以上7。粉煤灰不仅占用大量耕地，消耗大量冲灰用水，而且大量不加处理的粉煤灰对生态环境造成了严重的危害：二次扬尘，就会污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。因此，粉煤灰的处理和利用问题早在上世纪七八十年代就引起人们广泛注意。粉煤灰也是一种可利用的宝贵资源应该从消极堆放变为资源化利用。高，活性越高。一般粉煤灰是灰色或灰白色的粉状物，但由于燃烧条件不同以及粉煤
9、灰的组成、细度、含水量等变化，都会影响粉煤灰的颜色。粉煤灰物理性质取决于燃煤的种类、煤粉的细度、燃煤方式和温度，以及电厂收尘效率、排灰方式等。含炭量大的粉煤灰多呈黑色。粉煤灰的颗粒形态粉煤灰与其它火山灰混合材料的重要差别，在于它具有特殊的颗粒形态，通过电子扫描显微镜可以明显看出，粉煤灰是由球形玻璃体和不规则的块状玻璃体以及炭粒所组成，粉煤灰中的各种颗粒按其外貌通常可分为三类：类球形颗粒外表比较光滑，为硅铝玻璃体组成，这类颗粒又称玻璃珠。不规则的多孔颗粒，这种颗粒包括两类，其一为多乱碳粒。其二为高温熔融硅铝玻璃体。尺寸多在几十m到几百m。粉煤灰中不规则的多孔颗粒含量多，需水量要增加，影响作掺合料
10、的质量。不规则颗粒，它是山晶体矿物颗粒及碎片和玻璃碎屑及少量炭屑组成。粉煤灰的颗粒形态与收尘方式有很大关系，用静电收尘器收集的粉煤灰由于收尘效率高，把细小的颗粒大部分收集下来，这种收尘方式所收集的粉煤灰质量好。而以机械收尘器收集的粉煤由于收尘效率低，粉煤灰中细小的颗粒大部分由烟囱跑掉,收集下来的粉煤灰颗粒较粗，这种收尘方式所收集的粉煤灰质量差。1.2.2粉煤灰在砂浆中的应用粉煤灰作为砂浆中的掺合料使用，不仅能大量利用粉煤灰节约水泥，保护环境，而且还赋予掺有粉煤灰的砂浆具有一系列的优点：可使砂浆后期强度高，干缩性小，和易性好，水化热低，抑制碱骨料膨胀，抗硫酸盐腐蚀性能好等优点。如赵立群等10试验
11、发现在稠化粉的作用下，通过调整II级粉煤灰与水泥比例可配制出不同强度等级的预拌砂浆，最高可配制M30.0，预拌砂浆各项耐久性均优于传统砂浆，长期强度发展稳定，粘结强度高，耐水抗渗性优良。对大掺量粉煤灰在砂浆中的研究和应用，近年来国内研究也比较多，并取得了较好的效果。方萍11-12在2001年就曾把II级粉煤灰磨细成“砂浆宝”后大量掺入砂浆中进行试验，研究发现在一定外加剂的作用下，掺合料完全可代替50%水泥，而砂浆性能不变，该产品已用于建筑工程，成本远低于传统砂浆，具有经济实惠、和易性好、易施工、强度高等优点。刘蕙兰等13采用大掺量粉煤灰(FA)技术和多功能化学外加剂，利用粉状改性剂对粉煤灰强度
12、的补充效应，在II级干排粉煤灰掺入量达到50%73%的条件下，仍可配制出性能优越的高性能建筑砂浆。张雄等14将大掺量粉煤灰（最高达70%）以及水泥熟料、粒状石灰、石膏、激发剂按配比称量后入球磨机中粉磨为粉煤灰干拌砂浆粉，再加砂即是粉煤灰干混砂浆，调整其配制比例就可以得到不同功能的系列建筑砂浆。张相红15试验用元明粉作激发剂，粉煤灰的掺加量可达80%，各组分料按比例配合后送入球磨机即可制成砂浆粉，研究发现砂浆粉同水泥一样属于水硬性胶凝材料，其胶砂28d抗压强度可达22.9MPa。刘焕强16采用复合激发剂，使用II级粉煤灰和矿渣超细粉大掺量工业废料研制成FA-GBS建筑胶结料，并生产出了M10.0
13、等常用强度等级的砂浆，试验发现此砂浆不仅性能良好，满足施工要求，还节约生产成本和节约资源。1.3课题的提出1.3.1本课题的目的和意义本课题根据粉煤灰的组分及性质进行分析和评价，选择最佳的资源化利用途径：砂浆中掺入粉煤灰，取代部分水泥，从而更好、更有效地利用这些废旧资源。不但可以大大解决水泥生产带来的能源消耗大、自然资源消耗多、环境污染严重等系列问题，还能大大降低商品砂浆生产成本，具有极大的环境效益、经济效益和社会效益。因此，合理利用粉煤灰生产建筑砂浆，既符合中国具体国情，也符合发展循环经济，建设节约型社会实现可持续发展战略的要求，有利于促进社会经济的可持续发展，有助于把国家经济增长方式转到速
14、度、质量和效益上来。粉煤灰大量用于堆方、道路垫层，这是量大但经济效益低的利用。粉煤灰作为混合性活性材料掺入混凝土或砂浆中则可充分发挥其火山灰活性，效益较高。总之，本课题利用粉煤灰这一废旧资源研制粉煤灰砂浆，对于促进建筑现代化、提高工程质量、节约资源、保护环境、改善人民生活质量、实现人与自然协调发展具有十分重要意义。1.3.2研究内容首先依据相关标准进行砂浆原材料性能测定，若材料满足要求，则配置粉煤灰砂浆；其次，以适当的比例掺入粉煤灰取代水泥，并掺入一定量的石灰膏。最后根据试验结果进行砂浆抗压性能和机理分析，确定出较优粉煤灰掺量。2.主要原材料、实验设备及实验方法2.1试验用原材料（1）水泥必须
15、为新选的、干燥的、未被污染和加压成块的水泥。本文试验选用由新疆青松建材化工（集团）生产的PC32.5R复合硅酸盐水泥，GB175的规定如表2-1，试验采用水泥物理性能见表2-2。表2-1 PC32.5R复合硅酸盐水泥指标化学成分MgO(%)SO3 (%)细度(%)初凝min终凝min抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)7d28d7d28d含量53.5104572018.532.57.55.5表2-2 水泥的基本性能标准稠度（%）初凝min终凝min安定性（饼法）抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)密度(g/cm 3)细度（%）7d28d7d28d2846370合格27.639.475.176.073.103.8（2）石灰乌鲁木齐市浦峰建材有限责任公司生产的石灰粉。（3）粉煤灰试验选用乌鲁木齐市热电厂
