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摘 要：我國現階段能源結構仍然以燃煤爲主，煤粉燃燒過程中粉煤灰渣的年排放量可達到 1.5 億 t.截至 2015年年底，粉煤灰積存量已達到 30.0 億 t.大量粉煤灰渣積存，嚴重影響生態環境。如何實現對粉煤灰的合理利用，已成爲技術人員高度重視的課題之一。從這一背景入手，針對粉煤灰的物理與化學性質進行簡要分析，闡述建築材料應用領域中粉煤灰的主要機理，分析粉煤灰在建築材料領域中的應用方向與優勢，會對粉煤灰的資源化利用起到一定參考與幫助。
關鍵詞：建築材料;粉煤灰;應用
粉煤灰是指煤粉在鍋爐燃燒過程中經煙道氣帶出並透過除塵器收集得到的粉塵物質。 統計：在當前技術條件支援下， 平均每 1.0 t 煤粉在燃燒過程中可生成 250.0~300.0 kg 粉煤灰。 在電力工業快速發展以及電力生產規模不斷擴大的背景下，粉煤灰排泄量呈現出了非常顯着的增長趨勢。 大量的粉煤灰材料若不得到及時且高效的回收利用，將會對生態環境帶來非常不良的影響。 目前，粉煤灰已經在土壤改良、廢水處理、填充料、炭粒分選、建築材料生產等多個行業領域中綜合利用。 將粉煤灰應用於建築材料生產領域中，一方面能夠實現對粉煤灰的高附加值、大規模綜合利用，解決因粉煤灰大量堆存所造成的環境問題;另一方面還能夠有效降低建築領域對不可再生材料的需求， 達到節約資源、控制成本的目的[1]. 從這一角度上來說，建築材料生產已成爲粉煤灰綜合利用的最佳途徑之一。
1 粉煤灰物理與化學性質
粉煤灰外觀形態與水泥類似，顏色呈灰黑色至乳白色， 不同顏色粉煤灰的含碳量有一定差異，外觀顏色也與粉煤灰的細度水平相關。 粉煤灰密度在1.9~2.9 g/cm3,堆積密度在 0.531~1.261 g/cm3,原 灰標準稠度在 27.3%~66.7%,吸水量在 89.0%~130.0%,28 d 齡期抗壓強度比在 37.0%~85.0%.
粉煤 灰 內 部 主 要 成 分 包 括 SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O 等。 電廠粉煤灰中SiO2構成比爲 1.3%~65.76%,Al2O3構成比爲 1.59%~40.12%,Fe2O3構成比爲 1.5%~6.22%,CaO 構成比爲 1.44%~16.8%,MgO 構成比爲 1.2%~3.72%,K2O構 成 比 爲 1.02%~2.14% ,Na2O 構 成 比 爲 1.1% ~4.23%,SO3構成比爲 1.0%~6.0%, 燒失量構成比爲1.63%~29.97%.
2 建材應用中粉煤灰的機理分析
從建築材料生產角度來說，應用粉煤灰主要具有以下幾個方面的優勢：第一，在建築材料生產中應用粉煤灰能夠與混凝土進行合理搭配。 如在工程實踐需填充混凝土裂縫、縫隙時，加入粉煤灰材料不但能夠減少填充時的'加水量，還對提高混凝土結構內部凝聚力有重要意義;第二，粉煤灰在形成過程中因高溫燃燒、熔化、冷卻後形成一定的玻璃珠狀顆粒，這種特殊理化性質使粉煤灰在應用於建材領域中對降低牆面表面積有重要意義;第三，粉煤灰可利用量巨大。 當前建築工程建設規模不斷髮展與擴大，建築材料的需求量也持續增加。 粉煤灰作爲電力行業執行過程中的非常關鍵的排出物之一，排放量巨大，可以滿足建築材料需求量巨大的要求，並且對減少粉煤灰大量堆積所產生環境問題也有重要意義。
3 建築材料中粉煤灰的應用
3.1 水泥混合材料應用
利用粉煤灰高活性混合材料替代礦渣進行水泥混合料的製備，能夠使水泥材料在強度方面得到明顯改善。在與礦渣同等摻入量的條件下，摻入粉煤灰生產的水泥混合料標號更高， 對提高水泥強度，改善混凝土拌合性能有積極作用。
3.2 混凝土應用
粉煤灰是建築領域一種質量性能非常理想的活性摻和料。 相對於常規摻和料而言，粉煤灰材料具有體積穩定性高、膠凝性好、炭化性好以及耐久性好等諸多優勢，在建築混凝土工程中有着非常良好的應用效果。 實踐表明： 將粉煤灰作爲活性摻和料，以一定比例摻入混凝土原料內，對改善混凝土原料工作性能、提高其耐久性以及強度水平均有重要意義。加入粉煤灰能夠降低水泥原料的使用量，從而達到控制工程造價，節約能源的目的。 具體來說，在混凝土拌合過程中加入粉煤灰能夠節約水泥用量 15.0%~40.0%,從而對減少能源消耗、降低二氧化碳排放量有積極作用。 除此以外，混凝土拌和過程中的砂石用量也能夠下降 15.0%~20.0%,粉煤灰節能降耗優勢非常突出[2].
3.3 燒結磚應用
傳統粉煤灰制磚多采用的是免燒粉煤灰磚或蒸汽制粉煤灰磚，這種粉煤灰磚質量性能存在較大的缺陷，在生產過程中的質量控制存在較大難度，因此在建築材料領域中的實際應用比較受限。 現階段在燒結磚領域中對粉煤灰的應用主要集中爲高摻量燒結多孔磚以及高摻量粉煤灰燒結普通磚這兩種類型。 將粉煤灰應用於燒結磚製備中，能夠使生產出的燒結磚具有更爲突出的吃灰量，強度較普通磚而言更高， 同時磚自重可下降 1/5 左右。 除此以外，由粉煤灰製備的燒結磚還具有導熱係數小、容易乾燥等優勢。 只要在生產過程中注意對粉煤灰摻入量以及摻入比例的嚴格控制，就能夠最大限度地確保燒結磚的質量性能。
3.4 襯砌材料應用
將煤渣、石屑以及粉煤灰等材料透過固化劑進行固化處理，形成的襯砌材料能夠彌補傳統襯砌材料存在的抗凍性能差、早期強度低等問題。 在固化劑的配合下， 粉煤灰作爲建築襯砌材料的製備原料，能夠使生產的襯砌材料具有良好的抗凍性能以及防滲能力。 目前，在水利工程領域渠道防滲工程中，此類襯砌材料具有非常良好的應用價值，還在水庫加固護坡以及電廠灰壩護坡等工程領域中得到了廣泛應用。 粉煤灰的加入除了對提高襯砌材料性能起到了積極作用以外， 還可降低近 1/3 成本造價，因此同樣具有良好的經濟效益。
3.5 生產輕集料、空心砌塊
對於含有 SiO2以及 Al2O3等元素並且碳含量低於 12.0%的粉煤灰而言，可用於輕集料燒製。 將粉煤灰作爲骨料加入外加劑以及水， 可製作成空心砌塊。 此類建築材料具有成本造價低、質量輕、強度高等諸多優勢，同時還可將粉煤灰作爲骨料，與石膏或細磨生石灰結合，製備的空心砌塊還兼具良好的隔熱以及隔音效果。
3.6 粉煤灰路基填料
粉煤灰在粒徑參數方面與粉砂高度相似，並且液限可達到 60.0%,有良好的持水能力。 在公路工程路基填築作業中，對粉煤灰材料的合理應用不但能夠解決路基填料不足的問題，還能夠發揮粉煤灰在壓實性以及含水率方面的優勢，提高路基填築性能。 加之粉煤灰抗鹼性能高，因此較少受氣候變化的影響，對各種自然條件均有良好的適應性。
4 總結
將粉煤灰綜合應用於建築材料領域中，能夠對生態環境起到明顯的改善效應，對解決粉煤灰渣大量積存的問題有重要價值，綜合效益突出。 目前，粉煤灰在建築材料領域中的應用主要集中在水泥、混凝土、燒結磚、襯砌材料、輕集料、空心砌塊、泡沫陶瓷以及路基填料這幾個方面。 相關工作人員應結合粉煤灰的理化性質進行深入研究與開發，以促進粉煤灰在建築材料領域獲得更爲廣闊的發展空間與前景。
參考文獻：
[1] 楊志賓，韓敏芳，王慶雲，等。高摻量粉煤灰水泥製備與性能研究[J].稀有金屬材料與工程，2008,37(Z1)：637-640.
[2] 齊善忠，付春梅，曲肇偉，等。建築渣土作爲道路填築材料的改性試驗研究[J].中外公路，2015,35(1)：262-267.