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影响粉煤灰需水量比的主要因素
发布时间: 06-15 10:50    查看: 717
    

1 细度 

粉煤灰的细度是评价其品质的重要指标之一, 通常以45 μm 筛余量( %) 作为粉煤灰细度指标。 粉煤灰细度较大时,其颗粒表面疏松多孔,蓄水能力 强;同时,细小玻璃微珠较少,粉煤灰的滚珠轴承润 滑作用减弱,降低浆体的流动性,导致需水量比增大。武斌等人的粉煤灰细度与需水量比间关 系的研究结果如图 1 所示,粉煤灰的需水量比并不 是随着细度的逐渐增大而增大,而是在一定范围内 随着细度的增大而增大。当 45 μm 筛余量小于 20%时,随着粉煤灰细度的增大,需水量比降低,与 王述银等人的研究结果并不一致。原因可能是 不同来源粉煤灰品质存在较大差异,这也表明虽然 细度对粉煤灰需水量比影响很大,但并不能起到决 定性作用,还需考虑其他因素( 如烧失量) 的影 响。M Thomas 等人在总结大量试验数据的基 础上,给出了烧失量一定的情况下,需水量 Y 与粉 煤灰细度 X1( 45 μm 筛余量) 之间的关系: 当烧失量 为 3% ~ 4% 时, Y = 88. 76 + 0. 25X1 ( 相关系数 R2 =0. 86) ;当烧失量为 5% ~ 11% 时, Y = 89. 32 + 0. 38X1( 相关系数 R2 =0. 85) 。 

上述两个关系式反映了粉煤灰需水量比与一些 因素之间存在着一定的关系,且函数式的计算结果 与试验结果有较好的吻合度。但由于上述公式中的 细度指标不一定有普遍意义,且影响粉煤灰需水量 的因素较多,因此公式的实用意义不大。一般而言, 磨细粉煤灰的需水量比小于原状粉煤灰,若按上述 公式,则会得出相反的结果。磨细粉煤灰时,粉磨打 碎了粉煤灰中的多孔状无定型熔渣,减少了毛细管 吸水作用,同时也打碎了粉煤灰中的组合粒子,减 少了开口空心颗粒,从而使得水泥浆体或新拌混凝土的需水量比降低。


2 烧失量 

烧失量是表征未燃烧完全有机物( 包括炭粒) 数 量的指标,烧失量越大,表明粉煤灰中可燃物越多。 

从粉煤灰用于水泥和混凝土掺合料的角度,粉 煤灰烧失量对需水量比有一定的影响,烧失量大的 粉煤灰中残留炭多,而炭粒本身粗大多孔且无胶凝 性,容易吸水,从而导致粉煤灰的需水量比增大。武 斌等人研究认为,粉煤灰的需水量比随烧失量的 增大呈线性增大,相关系数 R2 高达0.90( 如图2 所 示) 。该研究结果表明,烧失量对粉煤灰的需水量 有负面作用。此外,粉煤灰中过量的未燃炭降低了 混凝土中掺加的引气剂的引气效果,对混凝土的耐 久性产生负面影响。因此,水泥和混凝土用粉煤灰 对烧失量有严格的要求,烧失量过大的粉煤灰将增 加拌制混凝土时的用水量,从而降低混凝土强度和 耐久性。

图2 粉煤灰烧失量与需水量比关系


从燃煤电厂的角度考虑,粉煤灰中未燃炭含量 过高,不仅造成了能源的浪费,而且由于炭颗粒导电 性强,降低了静电除尘的效果。 

表1 为不同锅炉燃烧负荷对粉煤灰品质影响的 研究结果。从表 1 可以看出,燃烧负荷小的锅 炉,粉煤灰烧失量相对较大,对粉煤灰的应用存在很 大的影响;而负荷大的锅炉,粉煤灰烧失量则较小,这主要是因为大负荷燃烧时,锅炉相对较大且燃烧温度较高,煤粉燃烧比较充分,烧失量较小。 


表1 不同燃烧负荷产生的粉煤灰品质 


表2 列举了世界上主要燃煤国家或地区要求的粉煤灰烧失量。目前世界各国对应用于混凝土中粉煤灰的烧失量均有限制,除了中国和俄罗斯的粉煤灰最大烧失量值较高以外,其他各国的粉煤灰烧失量标准值基本相似。


表2 世界上主要燃煤国家或地区的粉煤灰最大烧失量要求

3  颗粒形态

粉煤灰需水量比与粉煤灰的颗粒形貌有很大关系。高品质粉煤灰以球形颗粒为主,表面光滑,多孔组分很少。粉煤灰中表面光滑的球形颗粒越多,相应需水量比越少,而多孔颗粒越多,则需水量比也必然增加。图3 为贵州华电桐梓电厂的粉煤灰原灰扫描电镜图。

煤粉炉炉膛内煤粉燃烧温度为1200 ~ 1500℃,煤粉燃烧时,黏土物质熔融成微液滴,在炉内湍流的热空气作用下高速自旋,形成浑圆的硅铝球体,并随烟气被除尘器收集。因此,虽然各电厂锅炉燃烧条件不同,但煤粉炉粉煤灰颗粒的表面形态基本相似,均为形状规则、表面致密且光滑的球状颗粒。

综上所述,诸多因素影响了粉煤灰的品质。有资料指出,不能完全以细度、烧失量和颗粒形态等指标来反映粉煤灰的需水性,不同来源的粉煤灰品质差异较大,不同因素对其需水量比的影响也不尽相同,需水量比受多因素影响,需综合考虑[16]。但整体而言,粉煤灰细度和烧失量可视为影响粉煤灰需水性的最主要因素,可在这两方面采取相应的措施。

    


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