粉煤灰混凝土

1. 概述

1.1粉煤灰的產(chǎn)生

粉煤灰是從煤粉爐排出的煙氣中收集到的細顆粒粉末，是工業(yè)“三廢”之一。鍋爐在操作時，煤粉與高速氣流混合在一起，噴入爐膛的燃燒帶中，使煤粉顆粒里的有機物質得到充分的燃燒，但燃燒的完全程度取決于鍋爐的效率和操作的水平，爐膛溫度一般是很難測準的，運行良好的現(xiàn)代化電廠的煤粉爐爐膛最高溫度可能達到或超過1600℃，足以使灰分中除了少量石英(細粒的結晶)以外的所有礦物全部熔融?？墒嵌鄶?shù)舊電廠鍋爐的實際燃燒溫度要比上述溫度低得多，在較低的溫度下，只能熔融一小部分的無機物質，而且爐膛溫度并不是十分均勻的，因此即使在同一鍋爐中，粉煤灰燒成的條件也不相同，更不必說不同的鍋爐了。在燃燒過程中，煤炭中的無機雜質也發(fā)生了一系列的反應和變化，包括達到不同的溫度時，含水的礦物如粘土、石膏等一一脫水，碳酸鹽中二氧化碳與硫化物中三氧化硫的排出，還有堿在高溫下也要揮發(fā)，其中較細的粒子隨氣流掠過燃燒區(qū)，立即熔融，到了爐膛外面，受到驟冷，就將熔融時由于表面張力作用形成的圓珠形態(tài)保持下來，成為玻璃微珠，煤粉粒子越細，越容易成球。其中有些熔融的微珠內部，截留了爐內氣體，形成了空心微珠。另有一些微珠，團聚在一
起或粘連在一起，就形成魚卵狀的復珠(即子母珠)和粘連體，也有一些來不及完全變成液態(tài)的粗灰，結果變成了渣狀的多孔玻璃體(海綿狀玻璃)。在冷卻過程中也有一些冷卻比較緩慢而再結晶的礦物以及在顆粒表面上生成的結晶礦物、化合物和獨自存在的未熔融石英等礦物。從煤塊磨成煤粉，把原來團聚的礦物磨粹，因此每一顆煤粉粒子的礦物成分也是不同的，燃燒以后，每一粒粉煤灰的成分當然也不可能相同，所以粉煤灰化學成分分析也只能是表示粉煤灰中各種顆?；旌衔锏幕瘜W成分平均值。

1.2 粉煤灰的物理性質

粉煤灰的比重在1.95～2.36之間，松干密度在450 kg/m3～700kg/m3范圍內，比表面積在220 kg/m3～588 kg/m3之間。由于粉煤灰的多孔結構、球形粒徑的特性，在松散狀態(tài)下具有良好的滲透性，其滲透系數(shù)比粘性土的滲透系數(shù)大數(shù)百倍。粉煤灰在外荷載作用下具有一定的壓縮性，同比粘性土其壓縮變形要小的多。粉煤灰的毛細現(xiàn)象十分強烈，其毛細水的上升高度與壓實度有著密切關系。

粉煤灰是一種高度分散的微細顆粒集合體，主要由氧化硅玻璃球組成，根據(jù)顆粒形狀可分為球形顆粒與不規(guī)則顆粒。球形顆粒又可分為低鐵質玻璃微珠與高鐵質玻璃微珠，若據(jù)其在水中沉降性能的差異，則可分出飄珠、輕珠和沉珠；不規(guī)則顆粒包括多孔狀玻璃體、多孔碳粒以及其他碎屑和復合顆粒。

　　通常用掃描電鏡來觀察粉煤灰的顆粒形貌。掃描電鏡可以觀察到粉煤灰的絕大部分粒徑范圍，可以從1μm到400μm。通過電鏡可以觀察到，小顆粒粉煤灰表面為表面光滑的球形顆粒，較大顆粒的粉煤灰(＞250μm)形狀則不規(guī)則。圖1是一組粉煤灰顆粒形貌的電鏡照片，(a)為低鈣粉煤灰，(b)為高鈣粉煤灰，比較之下，高鈣粉煤灰的顆粒表面粘附有很多微粒，而低鈣粉煤灰的表面則顯得比較光滑。

低鈣粉煤灰(b)高鈣粉煤灰

圖1 粉煤灰的顆粒形貌掃描電鏡圖片