提高粉煤灰新型建材耐久性能的研究 摘要：本文主要介绍提高粉煤灰新型建材耐久性能的研究，通过长时间的研究和使用，对粉煤灰采取补钙、补外加剂等实现粉煤灰胶凝材料的化学平衡。采用水化和水热合成反应方法生产粉煤灰新型建材。使用这种方法生产的粉煤灰新型建材建筑的房屋二十多年后仍保持完好。 关键词：粉煤灰、新兴建材、化学平衡、耐久性能 　　前言 　　随着国家禁实和墙改政策力度的增大，各种工艺生产的粉煤灰新型建筑材料已逐步替代粘土砖而较为广泛的用于工业和民用建筑。粉煤灰新型建材是否耐久？怎样进一步提高其耐久性是大家最为关心的问题。笔者根据自己从事粉煤灰新型建材研究、生产、推广与应用工作多年的经验，谈谈这方面的体会。 一、 粉煤灰新型建材的耐久性 　　(一)抗冻性能 　　抗冻是指粉煤灰新型建材抵抗反复冻融作用的能力，是耐久性的重要指标。对于墙体用粉煤灰新型建材的抗冻性要求，视地区气温而定，在我国南方对粉煤灰新型建材的抗冻性无一定要求，在寒冷的北方，外墙用粉煤灰新型建材必须考虑它的抗冻性能，应该优于粉煤灰砖JC239-2001标准的有关规定。 　　粉煤灰新型建材的抗冻性能除与其本身的原始强度密切相关,还与粉灰渣中的含碳量,粉煤灰新型建材的层裂程度和生产工艺有关系.含碳量高于15%,粉煤灰新型建材原始强度低,吸水率大，抗冻性差.粉煤类新型建材的层裂，严重工艺配比不科学，抗冻性亦差。 　　(二)抗碳化性能 　　碳化作用是指粉煤灰新型建材在空气中二氧化碳作用下，水化产物发生分解形成碳酸钙晶体以及硅胶和铝胶，引起结构强度变化的过程.抗碳化性能是指粉煤灰新型建材抵抗这种结构强度的变化能力,它是粉煤灰新型建材耐久性能的重要因素之一。 　　在相对湿度下，空气中含有的二氧化碳会和硬化后的粉煤新型建材内的水化产物，如氢氧化钙，水化铝酸钙和水化硫铝酸钙作用，生成碳酸钙，并释放出水。水化硅酸钙与碳酸钙反应，其反应如下: 　　　　3CaO.2SiO2.3H2O+CO2=CaCO3+2(CaO.SiO2H2O)+H2O 　　　　水化硅酸钙 二氧化碳 碳酸钙 水化硅酸钙水 　　水 　　碳化形成的产物是碳酸钙与低C-S-H凝胶。由于上述反应的作用使得粉煤灰新型建材的结构强度发生变化。如粉煤灰新型建材抵抗不住这种结构强度变化的能力，就会发生表皮掉灰、麻面以及墙面抹灰鼓包、脱落等现象。 　　（三）收缩性 　　收缩几乎是所有粉煤灰硅酸盐建材制品的共性。引起收缩的原因，一是干燥过程中逐渐失去游离水份，称为干燥收缩；粉煤灰新型建材在使用时，干燥和碳化两个过程同时进行，所以往往用自然收缩来表示实际使用进所产生的收缩。自然收缩是引起粉煤灰新型建材建筑物墙体裂缝的主要原因。 　　（四）长期强度稳定性 　　测定粉煤灰新型建材在各种使用条件下的长期强度，有助于对耐久性作出正确的估价，通常模拟使用环境测定粉煤灰新型建材在各种条件下的长期强度。 　　为了更切实际的说明粉煤灰新型建材的耐久性，在经过几年和二十多年实际使用的建筑物上进行调查和取样，检查其强度和碳化深度，发现与模拟试验结果相符合。粉煤灰新型建材的抗压强度不管使用在什么部位都有增加；而抗折强度，使用在潮湿的基础中有所增加，而与大气接触且经常受到剧烈干湿交替作用的围墙和女儿墙部位则降低较多。这说明，粉煤灰新型建材抗干湿循环性能还应提高。 二、提高粉煤灰新型建材耐久性研究 　　（一）原材料 　　1、粉煤灰 　　由于各地的燃煤种类和产地不一样，燃烧方式和温度不一样，粉煤灰的排放方式不一样，因而，粉煤灰的化学成分和物理形态就不一样。粉煤灰渣结构的非常不均匀性，成为燃料灰渣不稳定之原因。因此，用粉煤灰渣生产粉煤灰新型建材的质量也难于控制，所以必须对每种粉煤灰渣要进行一系列的分析与试验。 　　粉煤灰渣中的三氧化二铝(Al2O3)含量高，烧失量少时，则活性就高，可采用下式来表示粉煤灰渣的活性高低： 　　　　　　　　Y=Al2O3/烧失量 　　粉煤灰渣活性较高时，生产的粉煤灰新型建材质量就愈好，因而生产中最好采用活性较高的粉煤灰渣。 2、钙质材料 不用水泥，可选用生石灰、电石渣高炉水淬矿碴、磷渣等。 3、骨科 可选用煤渣、钢渣、煤矿石、矿渣、磷渣、尾矿渣、液态渣、石屑、砂子、建筑垃圾等，要求轻质量高强时，可采用粉煤灰免烧陶粒。 4、外加剂 可优先选用化工厂、碱厂、纸厂等工厂的工业废渣，也可选用一部份市售化工原料。 　　（二）配合比设计 　　根据粉煤灰新型建材使用的地区，建筑物的部位，以及对粉煤灰新型建材需要的冻融次数，抗碳化性能、干燥收缩值、长期强度稳定性等的不同要求，再根据水泥的有关化学成份，适宜的对粉煤灰补钙补外加剂等，实现粉煤灰胶疑材料化学平衡。 　　（三）粉煤灰新型建材的养护方式 　　粉煤灰和氢氧化钙[Ca(OH2)在常温下很难发生反应,就是28天以后,其反应程度只在1-2%范围。为了制得强度高，耐久性性好的优质粉煤灰新型建材，参考水泥的水化机理，针对粉煤灰的特性，给粉煤灰新型建材半成品，创造适宜的水化和水热合成反应的条件。这些反应条件，可以根据各地原材料的化学成份和物理形态，以及所在的地理、气候条件，以及所需粉煤灰新型建材的冻融次数，抗压强度、抗碳化、干燥收缩值等的不同要求，分别采用蒸压养护、常压蒸汽低温养护新工艺，热空气循环养护（即免蒸免烧）等工艺。 　　如对粉煤灰新型建材的抗冻性要求较高时，可以根据配制粉煤灰胶凝材料化学业平衡的机理调整配合比和外加剂，改变养护方式，使粉煤灰新型建材反应后生成的主要水化产物为：低碱度C-S-H胶，方纳石3(Na2O.Al2O3.2SiO2).2NaCl，钠沸石Na2O.Al2O3.3SiO2.2H2O，杆沸石Na2O.4CaO.5Al2O3.1OSiO2.12H2O,等等。 　　这些水化产物的细微晶体不仅具有很高的强度，且抗冻性能，长期稳定性性能均优于硅酸盐水泥。 三.粉煤灰新型建材建筑物的耐久性 　　用粉煤灰新型建筑材料砌筑的房屋能否耐久，需要时间和实践的检验。笔者根据自己从事粉煤灰新型建材的研究、生产、推广与应用工作的经验和对各地用粉煤灰新型建材砌筑的建筑物考查，谈谈自己的体会，供各位教师参考和指证。 　　笔者认为：粉煤灰新型建材砌筑的建筑物耐久与否，其关键在于生产粉煤灰新型建材的工艺、配方必须科学，其次是采用适宜的养护方式。工艺配方不科学，就是采用蒸压养护方式也不一定能生产出合格、耐久的粉煤灰新型建材。工艺、配方先进科学，非蒸压养护生产的优质粉煤灰新型建材砌筑的建筑物也有较好的耐久性。 　　例:图1、图2、图3、图4、图5均是80年代初用蒸养粉煤灰砖砌筑的建筑物。 　　图6是98年用热空气循环养护（即免蒸免烧）工艺生产的粉煤灰砖砌筑的工业厂房。 （图6） 建于1998年 的河北某钢 厂薄板车间 ，高19米， 清水墙 　　图7、图8是80年代初用蒸养粉煤灰砖砌的建筑物的勒脚部位。 　 （图７）建于1982年的某地厂房勒脚部位 　（图８）建于1981年的某地办公楼勒脚部位 　　这些建筑物经过二十多年风雨的检验，基本完好无损，就是勒脚部位，仍依然完好。某些老前辈用生产蒸养粉煤灰砖砌的职工宿舍，从70年代初至今约三十年左右，其清水墙体和勒脚部位仍较完好，如图9。 （图9） 建于70年代 初的某地职 工宿舍 四、结语 　　研究结果证明，只要采用先进科学的工艺、配方，生产的优质粉煤灰新型建材，可以广泛的用于工业和民用建筑。其建筑物的耐久性能可以和粘土砖媲美。研究、生产、推广、使用粉煤灰新型建材材具有一事实上的经济效益、社会效益和环境效益。 参考文献 1、张长森.含粉煤灰胶凝材料综述，粉煤灰综合利用2000（4）57-60 2、陈建华等.碱胶凝材料,新型建筑材料。1999（6）28-29