高掺量粉煤灰砼技术现状及其应用前景

２００８年第１期　■滴斟技　高掺量粉煤灰砼技术现状及其应用前景　顾松梅　（青海省水利水电科学研究所，青海西宁８１０００１）　摘要：本文概述了高掺量粉煤灰砼的主要特点、技术现状和应用前景。　关键词：粉煤灰；混凝土；技术现状；应用前景　１引言　量、外加剂的品种及掺量等有关。总之，只要高掺量　砼材料是目前最重要的建筑材料，专家预言，２ｌ　粉煤灰砼配合比恰当，搅拌时间充分，其和易性能满　世纪砼仍为主要的建筑材料，砼产品的开发与研究仍　足不同工程的需要。Ｍａｌｈｏｔｒａ等用８种不同粉煤灰配　具有重大意义。　制的高掺量粉煤灰砼的坍落度在９５　２１０ｍｍ之间，含　砼原材料的选择、配制与工艺都比较简单。从上　气量为４．５％　６．１５％。　世纪７０年代开始，高科技进入了砼行业，其表现为：　２．１．２强度砼中掺粉煤灰后，其早期强度一般会随　砼除水泥、集料等基础材料外，还可掺和硅粉、粉煤　掺量的增加而降低。由于高掺量粉煤灰砼各组分的配　灰、矿渣以及高效减水剂等，以配制高强度、高性能　合比有较大的灵活性，因此，可以通过降低水胶比、　砼。　添加激发剂等方法配制出早期强度高的砼。Ｍａｌｈｏｔｒａ等　一般情况下，钢筋砼结构设计者往往只注重其强　用Ｆ型粉煤灰配制的高掺量粉煤灰砼的ｌ，３，７，２８ｄ　度，但是，许多事例表明，由于钢筋砼结构过早破坏　的抗压强度分别达到了ｌ３．７，２２．４，３４．２，５７．１ＭＰａ。　而引发工程事故，其原因不只是由于强度而是由于耐　２．１．３耐久性砼的耐久性关系到建筑物结构的安全　久性不足。据有关资料，高掺量粉煤灰砼能显著改善　性。目前检验砼耐久性的指标主要有抗冻性、渗透　砼的耐久性，因此，进行高掺量粉煤灰砼的研究具有　性、抗碳化能力、钢筋锈蚀作用以及碱骨料反应等。高　重要的现实意义。　掺量粉煤灰砼抑制碱骨料反应已被世界所公认，这是　２高掺量粉煤灰砼的主要特点　由于砼中大量掺入粉煤灰，吸收了砼中大量的Ｃａ（ＯＨ）　粉煤灰是磨成一定细度的煤粉在锅炉中燃烧　和一些碱组分。另外，高掺量粉煤灰砼的密实性及孔　（１１００　１５ｏｏ℃）后，由收尘器收集到的细灰，是燃烧　结构都有很大改善，渗透系数很小，一般在（１．６ｘ１０一一　）　煤的火力发电厂排出的一种工业废渣，高掺量粉煤灰　一（５．７ｘ１０　）ｍ　‘。由表ｌ可知，高掺量粉煤灰砼的抗　砼是一种新材料。　冻性、抗碳化能力及对钢筋的锈蚀作用与基准砼（硅　２．１主要物理力学性能　酸盐水泥砼）相当，其耐久性完全可以满足现行国家　２．１．１　和易性高掺量粉煤灰砼具有良好的黏聚性，　规范规定和工程要求。　能减少泌水。高掺量粉煤灰砼的和易性与粉煤灰的质　表１　高掺量粉煤灰砼与基准砼耐久性对比　２．２原材料的要求　高掺量粉煤灰砼的水胶比较小，单位用水量亦较少，　高掺量粉煤灰砼与普通砼对水泥、集料的要求相　须掺加超塑化剂。为使砼拌合物具有好的流动性，一　同，在原材料方面的最大区别是掺和大量的粉煤灰。　般在掺加塑化剂的同时还要掺加引气剂。国外一些学　７２　§Ｔ　维普资讯 http://www.cqvip.com 膏海斟技　２００８年第１期　者经过研究认为，并不是优质的粉煤灰才能用于高掺　量粉煤灰砼，只要粉煤灰的质量稳定，用低质量的粉　进行配合比设计，这使配合比设计在具有较大灵活性　的同时，也产生了一些困难，设计者必须考虑每个组　分的特性，尤其是粉煤灰的需水量和水泥的质量，因　为高掺量粉煤灰砼的强度对用水量的变化更加敏感，　水泥的质量对高掺量粉煤灰砼的强度有显著影响。表　２为一些典型的高掺量粉煤灰砼的配合比。　煤灰同样可以配制高性能的高掺量粉煤灰砼。　２．３配合比设计　高掺量粉煤灰砼的配合比设计具有较大的灵活　性。英国人Ｄｕｎｓｔａｎ把粉煤灰作为砼的“第四组分”　表２　高掺量粉煤灰砼的配合比　２国内目前急需解决的课题　３高掺量粉煤灰砼的技术现状及国内目前急需　３＿３－２．１　研制超高效减水剂，而不是现在的普通高效减　解决的课题　３．１技术现状　水剂　由于国家标准ｆＧＢ　８Ｏ７６—８７）对减水率规定得　较低（≥１２％），所以大部分高效减水剂的减水率达不　到１５％　２５％，用这种减水剂不可能配制出高掺量的　粉煤灰砼。超高效减水剂的减水率应该达到２５％　高掺量粉煤灰砼是在对粉煤灰认识及砼利用基础　上逐渐发展起来的，它是一种新材料，砼中粉煤灰掺　量一般在４０％以上，高掺量粉煤灰砼的发展过程，是　由把粉煤灰看成“经济”掺合料转向“功能”材料以　３５％，才能经济合理地配制出既具有高强度又具有大　流动性的砼，这是发展高掺量粉煤灰砼的关键所在，　只要这个问题能够得到解决，我国的高掺量粉煤灰砼　技术就能在短期内赶上发达国家的水平。据资料，目　充分发挥粉煤灰的形态效应、填充效应和活性作用的　过程。英国人Ｄｕｎｓｔａｎ在第一届砼耐久性国际会议上，　以伦敦国际第二机场两条相邻面为典型例证，说明了　大量掺粉煤灰砼的耐磨性比未掺粉煤灰砼的耐磨性更　优异。近年来，加拿大Ｍａｌｈｏｔｒａ等人把高掺量粉煤灰　砼研究向前推进了一步，以大量掺有不同来源的普通　前国内已研制出减水率达到２５％以上的超高效减水剂　的雏形。如交通部天津港湾工程研究所研制的ＴＨ型　减水剂，广东湛江外加剂厂生产的ＦＤＮ减水剂，北京　质量的粉煤灰砼的试验数据，证明了在低水泥用量　ｆ约１５０ｋｇ・ｔ１１－３）、高粉煤灰用量（１９０—２１０ｋｇ・ｔ１１－３）的条件　下，掺用高效减水剂与引气剂，可以制备各种性能均　相当优异的高性能砼。　我国在常态砼中掺用粉煤灰已有４Ｏ多年的历史，　城建集团总公司构件厂研制的复合Ｉ型减水剂、复合　Ⅱ型减水剂等。　３－２．２制定高掺量粉煤灰砼有关应用方面的规范组　织科研单位和大专院校对高掺量粉煤灰砼拌合物的性　能进行系统试验研究，在此基础上制定出高掺量粉煤　灰砼曲设计规范和施工验收规范，将我国高掺量粉煤　灰砼技术的应用和发展纳入法制轨道，以使设计单　位、施工单位和监理单位有章可循。　３－２．３加大宣传力度，增加投入，促进粉煤灰利用技　迄今为止，其掺量一般占胶凝材料总量的１５％一３０％，　且早期强度低。国内对高掺量粉煤灰砼方面的研究起　步较晚，掺量达４０％以上的研究和应用实例较少。目　前粉煤灰利用技术存在的主要问题：一是如何增大粉　煤灰在砼中的掺量，使其达到４０％以上；二是如何解　决早期强度低的问题，不致影响砼施工周期。为此，　研究人员多年来一直在掺量粉煤灰利用项目上积极进　行研究与开发。　术发展充分利用各种手段和途径广泛宣传粉煤灰利　用的意义，提高人们对粉煤灰利用在节能和环境保护　方面重要性的认识。利用粉煤灰资源是一项微利的事　业，国家对用灰户应在上给以扶持，只有这样，　才能调动用灰户的积极性，才能使粉煤灰的利用率得　Ｉ【）　７３　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第１期　膏滴斟技　以稳定和提高，才能促进粉煤灰利用技术的发展。　掺量粉煤灰砼除用于大坝芯部碾压砼外，还适用于面　层滑模砼施工。　４高掺量粉煤灰砼的应用前景　４．１国内外粉煤灰利用情况　世界主要产煤国家中，粉煤灰排放量大国主要是　４．２．２在道路工程中的应用　高掺量粉煤灰砼除用于　大坝施工外，很快被推广应用到道路工程中。如英国　Ｈｅａｔｈｒｏｗ机场、Ｍ２５公路、Ｄｉｄｃｏｔ电站煤运区的路基、　前苏联、中国和美国，其次是印度、德国、波兰及罗　马尼亚等，煤灰利用率接近和超过５０％的国家有意大　利、丹麦、比利时、法国、德国、英国和日本，荷兰　达１００％以上，而前苏联不足１０％。除前苏联外，大　Ｇａｔｗｉｃｋ机场、Ａ１２６干线公路的路面等均采用了高掺　量粉煤灰砼。　４．２．３在结构砼中的应用　高掺量粉煤灰砼从路面用　的低坍落度砼扩展到中或大坍落度的配筋结构砼。如　英国的Ｄｉｄｃｏｔ储油罐钢筋砼基础、Ｗｉｎｃａｎｔｏｎ污水处　部分欧洲国家粉煤灰产量都不太高，但粉煤灰的利用　率却比世界其他国家和地区高很多。粉煤灰的利用率　受各种因素制约，如的重视程度、有关法规的制　定、大众的环境意识、国家的经济条件、粉煤灰利用　的研究水平等。　我国各地的粉煤灰利用率差别甚大，１９８６—１９９０　年间，全国大型燃煤发电厂的粉煤灰年平均利用率由　２２．７％增至２７．６５％。在此期间，上海市年平均利用率　最高为７４．５％（１９８６年），最低为４５．８５％（１９９０年）；　天津市为７０．０％（１９８８年）；成都市为６０．７％（１９８７　年）；江苏省为３５．３％（１９８８年），而江苏省南通市最　理厂和Ｇｒａｎｇｅｔｏｗｎ高架桥等工程均采用了高掺量粉煤　灰砼，其中Ｗｉｎｃａｎｔｏｎ污水处理厂的砼有高抗硫酸盐　的要求，其集料可能会发生碱硅反应，而高掺量粉煤　灰砼能经济有效地解决这些问题。　４．３高掺量粉煤灰砼应用前景分析　当前，随着我国经济社会的发展，高层建筑、高　速公路、桥梁工程等大规模发展，节省投资、确保工　程质量、特别是建筑物的耐久性显得尤为重要。同　时，我国粉煤灰的年排放量已达到８０００万ｔ以上，且　增长迅猛，但粉煤灰的利用率很低，发展高掺量粉煤　高为ｌ５１．３％（１９８７年，包括用往年的储灰）；西安某　燃煤热电厂在１９７９～１９８９年的１０年中，每年利用率　为１００％～１２０％。　灰砼为充分利用资源、节约能源、维护环境以及降低　成本提供了新的途径。因此，研究和开发高掺量粉煤　灰砼具有十分广阔的应用前景。　４．４效益分析　４．２高掺量粉煤灰砼在工程中的应用情况　４．２．１在大坝工程中的应用　开发高掺量粉煤灰砼开　始是为了用于碾压砼筑坝。如英国的Ｍｉｌｔｏｎ　Ｂｒｏｏｋ坝，　芯部碾压砼粉煤灰掺量为７３％；美国的上静水坝，芯　４．４．１经济效益分析表３列出了基准砼和粉煤灰砼　Ｃ２０、Ｃ３０两个强度等级的砼材料成本分析的结果。　可以看出每ｉｎ。Ｃ２０、Ｃ３０粉煤灰砼较基准粉煤灰砼分　别节省材料费８．６７元和８．６０元。　部碾压砼粉煤灰掺量为７５％。我国广西岩滩水电站的　围堰施工，亦采用了碾压砼，粉煤灰掺量为７０％。高　表３　砼材料成本分析　往：４２５　水’伲侦３２０：Ｔｔ￣／ｔ，粉煤灰按９０　Ｙ６／ｔ，外加刑损２５００兀／ｔ计。　４．４．２社会效益分析高掺量粉煤灰砼的应用具有显　著的社会效益和生态效益，可以吃掉大量的粉煤灰，　减少环境污染，节约能源，化害为利，变废为宝，为　国家节约大量水泥，并且工程造价大幅度下降。发展　高掺量粉煤灰砼是一项造福社会、造福人类的综合利　用项目。　７４　Ｉ　Ｔ　５结语　高掺量粉煤灰砼是一种既实用又经济的建筑材料，随　着高掺量粉煤灰砼　用范围的扩大，进一步研究和开　发高掺量粉煤灰砼　配制技术，配制更优性能的高掺　量粉煤灰砼，其应用：　ｆ景是相当诱人的。　维普资讯 http://www.cqvip.com

青海斛技　２００８年第１期　电直读　谱　析条件选择解析　苟小海　（中国铝业青海分公司中心化验室，青海大通８１０１０８）　摘要：本文结合工作实践，对光电直读光谱标准曲线制作的条件选择进行了解析。　关键词：标准曲线制作；光电光谱分析；条件选择　各种类别仪器分析法中的条件选择是非常重要的　一银电极头应为圆锥体，顶端成９Ｏ。角。又例如：用单　向放电的激发光源，在放电时激发电极易被侵蚀，因　此采用钨棒作激发电极，用钨电极一般不容易长尖，　连续使用数百次也不用清理电极。　１－２．２电极间距的选择电极间距的大小对分析精度　有很大影响。电极间距过大稳定性差，又难于激发，　精度差；电极间距过小，虽然容易激发，但是随着放　电次数的增加，辅助电极凝聚物质增加，容易造成长　个环节。在光电直读光谱分析工作中，制作标准曲　线时，其条件选择与条件实验是一个棘手的问题，然　而现行各种仪器操作手册、教科书对此提及甚少，工　作人员只能借鉴仪器所推荐的分析条件进行标准曲线　的制作，这样做是不准确的。现就标准曲线制作的分　析条件选择及条件实验进行探讨。　１光源部分条件选择　１．１光源参数　尖，也会影响分析精度，特别是对间距变化敏感的元　素，其分析精度更差。所以电极间距不能过大也不能　过小，一般分析间距采用４～５ｍｍ。　光电光谱分析的准确度和灵敏度与光源条件密切　相联。日常分析中，只有对光源条件进行实验后，才　能确定选择出各材料的最佳分析条件。在光源条件　中，电容、电感、电阻这三个电学参数对分析元素的　２预燃、冲洗和曝光时间的选择　在光电光谱分析中，对试样的激发要有一段预燃　时间。试样在充有氩气的火花室中激发，空气绝大部　分被赶跑，所以激发放电中选择性氧化的影响、氧化　吸收紫外线的影响就比较小，但依然存在着复杂的物　理化学过程，如蒸发、扩散等，必须经过一定时间　再现性是很重要的，现在生产的光谱仪其光源参数　（尤其是电容、电感、电阻）已在仪器出厂前根据用　户的需要调整好了，故这一部分在制作工作曲线时可　不进行选择。　１．２电极的选择　后，才能达到稳定放电，即各元素谱线的绝对强度和　相对强度更趋于稳定，此过程称为预燃阶段。不同材　料、不同元素的预燃时间是不一样的，中低合金钢的　发射光谱分析用的激发　预燃时间可选４～６ｓ，高合金钢的预燃时间可选５～８ｓ，　易切削钢的预燃时间可选１０～３０ｓ，铝合金的预燃时间　可选３～ｌＯｓ。　电极选择主要考虑两方面内容：激发电极种类和　电极间距。　１－２＿１激发电极种类的选择电极种类很多，有碳、铜、铝、钨、银等，一般根据　分析方法、分析对象不同而选用不同的激发电极。其　原则是所选用的电极种类在分析结果上要有较好的分　析精密度；被分析的元素不应在激发电极材料中；电　侵蚀要小；日常分析时，还要连续多次使用，以便提　冲洗时间一般由冲洗曲线来决定。　曝光时间的确定，主要取决于激发样品中元素分　析再现性的好坏，曝光过程是光电流向积分电容中充　高分析速度。例如：在作钢铁分析时，钢铁中一般不　含银，用银作激发电极分析其结果的精密度比较高，　电（也称积分）的过程。积分的结果可认为是取光电　流的平均值，所以积分时问不要过短。为了保证分析　（１）：３１—３４．　参考文献：　【１］冯乃谦，丁建彤．关于高性能砼若干问题【Ｊ］．混凝土，１９９４，　（４）：５—１４．　【４］宋明昌．我国高强砼的技术现状和展望【Ｊ］．建筑技术开发，　１９９６，（１）：２５—２７．　【２］王元，等．大掺量粉煤灰砼的试验研究［Ｊ］．粉煤灰综合利用，　１９９６．（２）：１６—１９．　【５］邵靖邦．欧洲国家粉煤灰利用［Ｊ］．粉煤灰综合利用，１９９６，（２）：　４３—４８．　【３］蒋林华．高掺量粉煤灰砼综述【Ｊ］．水利水电科技进展，１９９８，　【６］邵力新，等．粉煤灰的资源化【Ｊ］．教材科技，１９９７，（１）：２９—３１．　０　ｌＴ　７５