浅议粉煤灰在铜川墙体材料发展中的作用
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【摘 要】在我国正面临着资源短缺和环境污染的巨大压力下，已出台了一系列管理规范来制约一些相关企业的发展。铜川市作为以建材业发展为主的城市，工业企业也同样面临着工业固体废弃物的处理问题。本文通过结合当地环境和资源特点，对粉煤灰固体废弃物排放和再利用的研究与分析，提出新时期基于循环经济的铜川市工业固体废弃物再利用模式，以求对我市的经济和社会发展做出贡献。
【关键词】建材；粉煤灰；新型墙体材料；锅炉；砖
1 建材业在铜川的发展
现代建材业，以满足经济社会发展需要，体现节约性，环保性，装饰性为目的，采用现代科学技术，大力开发利用节能利废，节能环保，功能多样的建筑材料。建材工业也是铜川市的传统产业和支柱产业。铜川拥有丰富的矿产资源，在现有的五个传统产业中，已有水泥，铝，陶瓷三个属于建材产业，而煤炭，电力等传统和新兴产业都是为大建材产业服务的。因此，铜川发展建材产业优势十分明显，发展前景十分广阔。
目前，我国每年新开工建筑面积二十亿平方米，对墙体材料的需求较大，然而，粘土实心砖仍主导墙体材料市场。（2005）33号文明确提出，2010年底所有城市禁止使用粘土实心砖，全国实心粘土砖年产量控制在四千亿块以下，今后要严格控制和逐步取代普通粘土实心砖的生产和使用，大力推广新型墙体材料。
今后，我市将严格控制并逐步淘汰粘土实心砖，重点发展以利用页岩和煤矸石，粉煤灰，建筑垃圾等废弃物为主要原料的空心砖，加气混凝土砌块，空心保温砌块等节能利废的新型建筑墙体材料。新型墙体材料生产开始向规模化，系列化方向发展，铜川市新型墙体材料的应用率要达到百分之九十五以上，县区城镇新型墙体材料的应用率要达到百分之六十五以上。其中，粉煤灰砖替代了过去的烧结普通砖，混凝土多孔砖逐步替代了烧结多孔砖。这两种新型墙体材料的主要原料都是粉煤灰。
2 粉煤灰资源
煤炭在锅炉中燃烧后有两种固态残留物——灰和渣。随烟气从锅炉尾部排出的，主要经除尘器收集下来的固体颗粒即为粉煤灰。
粉煤灰大部分来自大、中型火电厂的煤粉发电锅炉、另一部分则是来自城市集中供热的粉煤锅炉。据不完全统计，全市现有大小煤矸石山共一百五十余处。其中，一百万吨以上的有三十余处，累计对放量大四千二百二十万吨，近年来，每年仍以一百万吨的速度递增。粉煤灰资源主要来源于华能铜川电厂，每年排放量约一百八十万吨，铜川铝厂自备电厂，每年约排放四万吨左右。
3 粉煤灰在墙体材料中的应用
粉煤灰主要有硅铝玻璃，微晶矿物颗粒和未燃尽的残炭微粒所组成，其化学成分以氧化硅和氧化铝为主。目前，以粉煤灰为主要原料的砌墙材料根据养护工艺的不同，主要有以下几种：
1.粉煤灰生产烧结砖：粉煤灰的用量从百分之三十到百分之七十，主要工艺和设备与普通粘土砖基本相同，因而不用淘汰烧结砖厂原有的机砖生产设备，最大化的节省了因制砖材料的转型而带来的成本损失。用粉煤灰生产烧结砖的吉林某厂利用吉林热电厂的湿排粉煤灰经自然脱水至含水率在百分之三十左右，按粉煤灰百分之五十五，粘土百分之四十和百分之五的炉渣等工业废渣进行配比。该厂年用粉煤灰四十万立方米，年产粉煤灰烧结砖二亿四万块，年节省粘土四百三十立方千米，每年节约标煤九千六百吨，具有较好的社会效益和经济效益。
2.粉煤灰生产蒸汽养护砖（简称蒸养砖）：蒸养砖的配料除粉煤灰可占百分之六十五外，还需配入适量的骨料生石灰和石膏，经坯料制备，压制成型，蒸养粉煤灰砖系经常压蒸汽养护制成，未经高压蒸养，因此水热反应进行不够彻底，强度及其他性能往往不及蒸压粉煤灰砖，其优点是生产设备投资较少。对粉煤灰的要求是灰的含碳量越低越好，灰的活性越高越好。
3.粉煤灰生产蒸汽压力砖（简称蒸压砖）：蒸压粉煤灰砖系经高压蒸汽养护制成，水热反应是在饱和蒸气压（蒸汽温度一般高于176℃，压力0.8MPa以上）条件下进行的，因而硅铝活性组分凝胶化反应充分，砖的强度高，性能趋于稳定。
4.粉煤灰制取免烧免蒸砖：我省渭河电厂为了使粉煤灰变害为宝，经过研制开发出了免烧免蒸、低温养护的新型粉煤灰砖。其主要配料是：粉煤灰占百分之七十，炉底渣占百分之十五（作为激发剂），各项性能可达到JC239要求，可用于填充墙，隔墙及低层民用建筑的承重墙。与蒸压粉煤灰砖相比，可节约能耗百分之三十至百分之五十。生产中总掺灰量达百分之八十五，以年产一千万块砖计，消耗灰量两万吨，年创效益五十万元，节省排灰浆费用三十万元。节约灰场建设费四十至五十万元，少占耕地一百三十平方米。它生产工艺简单，一次投资少，便于小规模生产。它的规格尺寸与粘土砖一样，施工方便。缺点是养护所需时间一般在二十八天，占用场地大，生产受季节影响。
4 粉煤灰在墙体材料中的作用
粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面：（1）填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成层，由于粉煤灰的容重（表观密度）只有水泥的2/3左右，而且粒形好（质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密实，在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。（2）对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时，水化缓慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。（3）粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应，不仅生成具有胶凝性质的产物（与水泥中硅酸盐的水化产物相同），而且加强了薄弱的过渡区，对改善混凝土的各项性能有显著作用。（4）粉煤灰延缓了水化速度，减小混凝土因水化热引起的温升，对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。
5 需注意的几个问题
（一）粉煤灰在混凝土中的适宜掺量
较小掺量的粉煤灰只是一定程度上降低了混凝土的水_化热，只有掺量超过25%时，粉煤灰对混凝土的性能才会有明显的改善，粉煤灰混凝土最佳掺量范围为30%-50%。但由于水泥本身所能提供的碱性环境是有限的，因此在未掺入粉煤灰活化剂的情况下，粉煤灰的掺量不宜大于20%，若要加大粉煤灰的掺量，就必须同时掺入粉煤灰活化剂。
（二）粉煤灰混凝土的抗碳化问题
粉煤灰的水化反应消耗了混凝土中的Ca（OH）2，使混凝土的碱性降低，会加大混凝土的碳化深度。虽然不能因碳化问题而影响粉煤灰的推广使用，但混凝土的碳化是混凝土耐久性的一个重要指标，应给予足够的重视。
（三）粉煤灰的质量控制
粉煤灰混凝土特别是大掺量的粉煤灰混凝土对粉煤灰的质量要求比较高，而粉煤灰的质量波动又比较大，电厂收集的可直接用于混凝土工程的只是很少数，这就要积极探索粉煤灰加工的先进方法，严格控制用于混凝土工程的粉煤灰质量。只有选择了质量稳定的粉煤灰，才能保证混凝土质量的控制，才能有效推进粉煤灰在混凝土中的大规模应用。
6 结束语
粉煤灰是工业“三废”之一，所造成恶劣的环境污染长期困扰着我们。随着人们对粉煤灰研究和认识的深入，逐渐将其应用到工程领域，变废为宝。尤其在混凝土中，作为活性矿物掺合料得到了很大的开发和广泛的应用。
粉煤灰作为一种活性矿物掺合料，对发展高性能混凝土起到了越来越大的作用。粉煤灰在混凝土中的充分应用，既是提高和改善混凝土性能的需要，又是节能减排、保护环境，实现可持续发展的需要，恰好助推铜川市老旧的墙体材料生产快速转型。开发利用大掺量粉煤灰高性能混凝土，还可以使相关企业获得巨大的经济效益和社会效益，有着十分重大的意义。
参考文献
[1]杨静，覃维组，粉煤灰对高性能混凝土的影响，水泥和混凝土制品.1998
[2]孙汉华，浅论粉煤灰混凝土的应用及应注意的问题，硅谷.2008