粉煤灰的主要特性

粉煤灰的主要特性一、粉煤灰的主要性狀和技術(shù)特征粉煤灰的性狀是指粉煤灰顆粒和混合粉料的物理、化學(xué)性質(zhì)以及形態(tài)、結(jié)構(gòu)等的統(tǒng)稱。粉煤灰性狀除包括上述化學(xué)成分、礦物組分和顆粒組分外，一般還包括表觀色澤、粒徑、細(xì)度、級配、比表面積、密度、堆積密度、含水率、燒失量、需水量比、火山灰活性以及其他各種物理力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，特別還應(yīng)包括均勻性這個重要的信息。粉煤灰一般的性狀，因為粉煤灰在水泥和混凝土的應(yīng)用要比其他用途具有更高的性狀要求，仍須摘要說明。粉煤灰技術(shù)特征，這里主要是指粉煤灰用作水泥和混凝土的原材料時，與用途和質(zhì)量有關(guān)的粉煤灰成分、結(jié)構(gòu)和性能的技術(shù)信息，也是與粉煤灰混凝土技術(shù)相關(guān)的重要技術(shù)參量。粉煤灰特征化研究，是粉煤灰水泥混凝土技術(shù)中的基礎(chǔ)研究，直到20世紀(jì)80年代，粉煤灰特征化研究隨著現(xiàn)代科學(xué)測試手段和研究方法的進步，取得了較多的成績。（一）、粉煤灰的性狀1．表觀色澤由于成分和組分不同，粉煤灰表觀色澤變化很大。低鈣粉煤灰隨著碳分含量從低到高，從乳白色變至灰黑色。在一般情況下，粗略地可從色澤的變化觀察粉煤灰性質(zhì)的變化。高鈣粉煤灰一般呈淺黃色，可反映氧化鈣含量。目前，最新的研究認(rèn)為，粉煤灰色澤不可以反映其結(jié)構(gòu)。2．粒徑和細(xì)度所收集的統(tǒng)灰粒徑變化為0.5～300μm，這一范圍與水泥接近，但其中大部分的顆粒要比水泥細(xì)得多。國內(nèi)沿用標(biāo)準(zhǔn)篩測定，現(xiàn)在的我國粉煤灰新標(biāo)準(zhǔn)把用于水泥和混凝土的粉煤灰的試驗方法和篩余量指標(biāo)從用80μm標(biāo)準(zhǔn)篩人工篩分法改為用氣流篩測定45μm的篩余量。如JGJ28－1986規(guī)定，以80μm標(biāo)準(zhǔn)篩測定細(xì)度，其篩余量：I級灰不大于5%，II級灰不大于8%，III級不大于25%。因為45μm以下粉煤灰顆料對混凝土性質(zhì)的貢獻較大，GB1596－2005粉煤灰新標(biāo)準(zhǔn)中，采用45μm篩余量（%）為細(xì)度指標(biāo)，規(guī)定I級灰不大于12%，II級灰不大于20%，III級灰不大于45%。細(xì)度是粉煤灰最重要的參量，有的專家認(rèn)為可以用來作為評估用于混凝土中粉煤灰質(zhì)量的基本參量。至于代替細(xì)集料或用以改善工作性的粉煤灰細(xì)度則不受上述規(guī)定的限制。3．比表面積因為粉煤灰中密實顆粒和內(nèi)部表面積很大的多孔顆?；煸谝黄?，用比表面積方法不易準(zhǔn)確測定顆粒的粗細(xì)。沿用測定水泥比表面積法測定粉煤灰比表面積的變化范圍一般為1500～5000cm2/g，仍可用作反映粉煤灰組合顆粒內(nèi)外表面積的綜合情況。4．顆粒級配顆粒級配大致可分三種形式：（１）細(xì)灰。顆粒級配細(xì)于水泥，主要用于鋼筋混凝土中取代水泥或水泥混合材料。（２）粗灰。包括統(tǒng)灰和分選后的粗灰，顆粒級配粗于水泥，主要用于素混凝土和砂漿中取代集料。（３）混灰。與爐底灰混合的粉煤灰，用作取代集料或用作水泥混合材料（尚須與熟料共同磨細(xì)或分別麿細(xì)），或者作填筑用粉煤灰。5．密度普通粉煤灰密度為1.8~2.3g/cm2，約等于硅酸鹽水泥的2/3。粉煤灰堆積密度的變化范圍為0.6~0.9g/cm3，振實后的堆積密度為1.0~1.3g/cm3。高鈣粉煤灰密度略大。最近我國用于混凝土的粉煤灰特征化研究完全證實，密度是粉煤灰技術(shù)特征中一個很重要的參量，它可用于混凝土用粉煤灰的質(zhì)量評定和質(zhì)量控制，特別是能用于粉煤灰質(zhì)量均勻性評定和控制。6．需水量比粉煤灰需水量比是按規(guī)定的水泥標(biāo)準(zhǔn)砂漿流動性試驗方法，以30%的粉煤灰取代硅酸鹽水泥時所需的水量與硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)砂砂漿需水量之比。這個性質(zhì)指標(biāo)能在一定程度上反映粉煤灰物理性質(zhì)的優(yōu)劣，而且可以用來估計粉煤灰對混凝土的一些重要性質(zhì)的影響。最劣粉煤灰的需水量比高達120%以上，特優(yōu)粉煤灰則可能在90%以下。GBJ146－1990、GB1596－2005和JGJ28－1986都規(guī)定I級粉煤灰需水量比不大于95%，II級灰不大于105%，III級灰不大于115%。7．火山灰活性現(xiàn)在世界各國的混凝土用粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)中，粉煤灰火山灰活性的評定大都采用“抗壓強度比”一類的試驗方法，這類方法都是從傳統(tǒng)的水泥或消石灰砂漿強度試驗法改進而來的，也就是根據(jù)所摻粉煤灰對水泥砂漿或消石灰砂漿強度的貢獻來評定粉煤灰活性的高低。這類方法既不復(fù)雜，而且有一定可靠性，但是其試驗結(jié)果卻不能直接用來指導(dǎo)粉煤灰混凝土的配合比，也不能用來確定粉煤灰對混凝土強度的貢獻。為使粉煤灰在混凝土中充分發(fā)揮火山灰活性，還要作多方面綜合的考慮。GB1596－1991中只對用于水泥的粉煤灰規(guī)定“抗壓強度比”的要求，而對用于混凝土的粉煤灰則無要求。JGJ28－1986和GBJ146－1990也不作火山灰活性的規(guī)定，是鑒于粉煤灰的活性必須通過混凝土試驗才能合理地反映出來，在混凝土制備階段進行適當(dāng)處理。８．燒失量粉煤灰中的碳分一向被認(rèn)為是有害物質(zhì)，有此國家標(biāo)準(zhǔn)主中對控制碳分含量的燒失量指標(biāo)最大限值的規(guī)定比較寬容，而新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定則越來越嚴(yán)格。GBJ146－1990、GB／T1596－2005和JGJ28－1986都規(guī)定I級粉煤灰不大于5%，II級粉煤灰不大于8%，III級粉煤灰不大于15%。值得注意的是，碳粒顆粒的粒徑大部分在45μm以上，平均密度只有1.5g/cm3左右。如以體積計算，碳粒的比例要比以質(zhì)量計算的大得多，因此燒失量越大對混凝土的影響越不利，特別是要影響需水性和密實度以及化學(xué)外加劑摻量。近年來國內(nèi)有些專家認(rèn)為，按我國的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程規(guī)定的粉煤灰燒失量限值，用于鋼筋混凝土中的粉煤灰應(yīng)不大于8%（II級灰），這樣國內(nèi)有許多地區(qū)的粉煤灰達不到這個要求。上海市推廣的磨細(xì)粉煤灰研究表明：磨細(xì)后燒失量雖不降低，但碳粒變成細(xì)屑后，其對混凝土的不利影響明顯得到改善，在這種情況下，燒失量限值是可以適當(dāng)放寬的。9．含水率粉煤灰的含水率影響卸料、貯藏等操作，GB/T1596－2005和JGJ28－1986都規(guī)定不得超過1%，對III級粉煤灰不作規(guī)定。對高鈣粉煤灰來說，含水還會明顯影響粉煤灰的活性，并造成固化結(jié)塊。10．三氧化硫、氧化鎂、有效堿等含量通常情況下粉煤灰中三氧化硫、氧化鎂、有效堿等被認(rèn)為是對混凝土有害的物質(zhì)，一般其含量是不大的，故危害的程度也不高。而且硫酸鹽、有效堿等物質(zhì)在一定的條件下也可能產(chǎn)生一些有利的作用，但是往往為了絕對保證用于混凝土中粉煤灰的質(zhì)量，在各國的規(guī)范中都對這類物質(zhì)的含量加以限制。GBJ146－1990、GB/T1596－2005和JGJ28－1986都規(guī)定三氧化硫不大于3%。11．收縮性美國ASTMC－618標(biāo)準(zhǔn)對粉煤灰砂漿試件28d的收縮性增加的最大限值為0.03%，雖然這一規(guī)定并非強制性的，但對選用粉煤灰卻是很有好處的。我國的有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程對收縮性都不作規(guī)定。12．均勻性美國ASTMC－618標(biāo)準(zhǔn)對粉煤灰密度和細(xì)度的均勻性都明確規(guī)定變化范圍不得大于5%，這是粉煤灰重要的品質(zhì)指標(biāo)，不容忽視。我國對此不作規(guī)定，但強調(diào)，應(yīng)在粉煤灰產(chǎn)品生產(chǎn)控制中測定粉煤灰的均勻性。ASTMC－618還對引氣劑需要量的均勻性規(guī)定不得大于20%（非強制性）。（二）粉煤灰的技術(shù)特征與上節(jié)粉煤灰性狀直接相關(guān)的是混凝土用粉煤灰的技術(shù)特征的研究，也叫做粉煤灰的“特征化”研究，主要是指有重點地研究粉煤灰的若干技術(shù)上特征，以確定粉煤灰對某種用途的適用性，對于粉煤灰混凝土來說，特征研究是非常重要的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)研究，其主要目的在于確定粉煤灰質(zhì)量，以判斷某種粉煤灰是否適用于所要求的水泥和混凝土生產(chǎn)，并把研究結(jié)果用來作為質(zhì)量控制和質(zhì)量保證的依據(jù)。粉煤灰技術(shù)特征大體上可以分為結(jié)構(gòu)特征和功能特征兩大類。粉煤灰的化學(xué)成分、礦物組分、顆粒組分以及一些外觀色澤、比表面積、密度、堆積密度等都屬于結(jié)構(gòu)特征，粉煤灰的火山灰活性、需水性、穩(wěn)定性等都是功能特征，這都是專指混凝土用途而言的。第二節(jié)粉煤灰顆粒分類及鐵、鋁、碳產(chǎn)物一、粉煤灰顆粒分類和特性粉煤灰是一種混合物，它包含品種繁多的物質(zhì)。精細(xì)利用則是將它們一一分選出來，按各自的特性，將其中高附加值的品種充分利用，以達到物盡其用，提高粉煤灰綜合利用的經(jīng)濟效益。粉煤灰按其顆粒分類可分為珠狀顆粒和渣狀顆粒兩大類。在珠狀顆粒中包括漂珠（常稱空心微珠）、空心沉珠、復(fù)珠（子母珠）、密實沉珠（實心微珠）和富鐵玻璃微珠等五大品種；在渣狀顆粒中包括海綿狀玻璃渣粒、碳粒、鈍角顆粒、碎屑和粘聚顆粒等五大品種。由于全國各地電廠所用煤種和燃燒工況不完全相同，因此，其顆粒形貌、結(jié)構(gòu)和數(shù)量也不盡相同。如有些電廠粉煤灰中含有大量空心沉珠（厚壁空心玻璃微珠），有些電廠粉煤灰中則空心沉珠含量相對較少。美國曾對該產(chǎn)品進行開發(fā)，據(jù)介紹，這類產(chǎn)品承受靜水壓力可高達700MPa。此外，較多電廠的粉煤灰主要含有密實沉珠。為便于查考、比較和利用，現(xiàn)將其珠狀和渣狀顆粒的分類和特性等列于表中，以供參考。粉煤灰中顆粒的分類和特征

繡顆粒拔類別汗

雜和名案稱些顆粒切形貌泳和結(jié)得構(gòu)擊粒纏徑

結(jié)（μ墨m）命緩相對瘡密度走讀特岸性柏慮備辟注須篩1．扣珠飾狀冷顆鬧粒務(wù)（賀1）怪漂珠暈（常和稱“習(xí)空心宣微珠系”）繩怖月薄壁豆空心頌玻璃好微珠悉，壁傻厚約屆為珠傅徑的揚5%雖~8右%，羨壁上弦常有伏針孔跟屠30賢~1晴00燦0.手4~棉0.都8薪活話性高悟，輕遞質(zhì)，勁絕熱字，絕寨緣，富耐高東溫，腸流動斃性好晌律數(shù)塘量少株，一盼般為降灰渣織總量渡的1熔%左層右適（仁2）而空心秩沉珠府喉厚李壁空臘心玻愚璃微割珠，青壁厚澡為珠涌徑的困30換%以圓上跳30灶~8爐0獲1~極2激約活性辜高，決輕質(zhì)她，高閃強，若絕熱弊，絕蝴緣，昨耐高惜溫，身耐麿戒，流憲動性平好頭能數(shù)量鐮較多孔，可秩達灰林渣總轉(zhuǎn)量的貝50達%夫（胳3）蚊復(fù)珠皮（子陜母珠厭）坡值魚卵過狀空淋心玻欺璃微舞珠，可殼內(nèi)者有大蜘量微息珠和距碎屑湯悔10皮0~罪20坡0倒1左斥右壓漢活性礙高，叮易碎音，輕俱質(zhì)絕室熱，熄絕緣乖，耐襪高溫吧昌數(shù)量岸較少擁撇（鋸4）塘密實勇沉珠香（實蔽心微純珠）完晶扇實心館玻璃耀微珠級，顏唉色深伸淺不壇同哄∠糠45叔2.竿8左茄右詳旅活性御高，紀(jì)絕熱連，絕單緣，大耐高行溫，嗚流動浩性好德倍可膛達灰習(xí)渣總見量的伯85超%胡（畫5）庸富鐵豆微珠市松暗色英微珠訊裂∠射45悄4.發(fā)2左節(jié)右定部活胡性低院，磁招性，案導(dǎo)體流，高拌強，小流動礙性好贏盜可珍達灰并渣總笑量的兔15懸%刮2．糞渣狀料顆粒梢冠（狹1）勺海綿頸狀玻冊璃渣供粒懸海綿匠狀形脾狀不租規(guī)則金的多善孔顆釀粒濱30組~1鞠00幟1.崖5左告右刊活漿性高他，輕棒質(zhì)，誦絕熱證，絕張緣淘可來達灰博渣部用量的舅40滔%~吸50香%壤（它2）腿碳粒汽臟