CN104944818A - 一种用于水电混凝土的掺合料 - Google Patents

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许文涛
向弘
徐旭
解敏
胡传彬
张虹
吕大勇
杨梅
易俊新
黄毅
李小群
刘英强
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Abstract

本发明公开一种用于水电混凝土的掺合料，是将电厂灰渣经干燥后磨细至比表面积为500～600m2/kg，电厂灰渣是火力发电厂所产生的炉底渣和等级外的粉煤灰。该掺合料的性能满足设计指标要求，能代替粉煤灰用作大坝碾压混凝土掺合料，也可用作常态混凝土掺合料。且采用该掺合料的混凝土抗压强度、劈拉强度、轴拉强度、极限拉伸值、弹性模量、干缩、抗冻、抗渗、线膨胀系数、导热系数、绝热温升、自生体积变形均满足工程设计要求。对于同一强度等级碾压混凝土，采用本发明的掺合料和Ⅱ级粉煤灰掺合料，其各项性能相当。本发明既解决了水电工程掺合料料源供应的问题，又解决了各火电厂占用大量土地堆放弃渣的问题。

Description

一种用于水电混凝土的掺合料
技术领域
本发明涉及混凝土掺合料，具体说是一种用于水电混凝土的掺合料。
背景技术
混凝土掺合料是在混凝土拌合时掺入的，是能改善混凝土性能的粉状物质。在加入混凝土掺合料后，可以提高混凝土的各项性能，如和易性，粘聚性，可泵性；降低混凝土的坍落度损失；降低混凝土内部早期干燥收缩，使硬化后的混凝土结构更密实，混凝土早期和后期强度都能得到提高，抗渗、抗冻及耐化学腐蚀能力会有显著的改善，且能节约用水。
水电工程常用的掺合料有粉煤灰、石灰石粉、磷矿渣、铁矿渣等。随着近年来我国水电建设迅速发展，这些掺合料或者供应紧张，或者离工程运距较远不经济，多个水电工程均面临混凝土掺合料供应不足甚至无料可用的情况。
现代火力发电厂的锅炉以磨细煤粉为燃料，燃烧后的灰渣，因原煤灰分含量不同，一般占原煤重量的15～40％。该灰渣有两种形态：一种是从排烟系统中用收尘设施收集下来的细粒灰尘，叫粉煤灰，约为灰渣总重量的70～85％；另一种是在炉膛粘结起来的粒状灰渣，落入锅炉底部，有的结成大块，经破碎从炉底排出，叫炉底渣，约占灰渣总重的15～30％。火电厂的粉煤灰、炉底渣等统称为电厂灰渣。经分选或磨细后，符合相关标准(《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T5055－2007)等级的粉煤灰用作混凝土掺合料，可改善混凝土和易性及物理力学性能，节约水泥，降低成本。对炉底渣和等级外的粉煤灰，由于用处不大，各火电厂建厂开始就需规划堆灰场堆放，占用大量土地，造成环境问题。
发明内容
为解决炉底渣和等级外的粉煤灰无再利用价值，堆放易造成环境污染以及水电工程掺合料匮乏等问题，本发明提供一种用于水电混凝土的掺合料，以实现资源循环利用，避免弃渣污染环境。
本发明通过下列技术方案实现：一种用于水电混凝土的掺合料，是比表面积为500～600m2/kg的电厂灰渣(炉底渣和等级外的粉煤灰)。
所述用于水电混凝土的掺合料的制备方法，是将电厂灰渣(炉底渣和等级外的粉煤灰)经干燥后磨细至比表面积为500～600m2/kg，即得到掺合料。
所述干燥是干燥至含水量≤1％。
所得掺合料满足下表的技术指标：
表1本发明所得掺合料的主要技术指标
本发明具备的优点和效果：本发明将炉底渣和等级外的粉煤灰经烘干后磨细，即可完全利用作掺合料，该掺合料的性能满足设计指标要求，能代替粉煤灰用作大坝碾压混凝土掺合料，也可用作常态混凝土掺合料。且采用该掺合料的混凝土抗压强度、劈拉强度、轴拉强度、极限拉伸值、弹性模量、干缩、抗冻、抗渗、线膨胀系数、导热系数、绝热温升、自生体积变形均满足工程设计要求。对于同一强度等级碾压混凝土，采用本发明的掺合料和Ⅱ级粉煤灰掺合料，其各项性能相当。由于我国水电建设迅速发展，大型水电工程的掺合料匮乏，本发明将炉底渣和等级外的粉煤灰作为掺合料原料，既解决了水电工程掺合料料源供应的问题，又解决了各火电厂占用大量土地堆放弃渣(炉底渣和等级外的粉煤灰)的问题。本发明有利于资源的循环利用，解决了环境问题，且具有显著的经济和社会效益，具有良好的推广应用价值。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
用于水电混凝土的新型掺合料，是将攀钢504电厂麻地湾堆灰场的电厂灰渣(炉底渣和等级外的粉煤灰)经烘干磨细至比表面积500～600m2/kg，即得到掺合料。
实施例2
用于水电混凝土的新型掺合料，是将电厂灰渣(炉底渣和等级外的粉煤灰)经烘干磨细至比表面积500～550m2/kg，即得到掺合料。
实施例3
用于水电混凝土的新型掺合料，是将电厂灰渣(炉底渣和等级外的粉煤灰)经烘干磨细至比表面积550～600m2/kg，即得到掺合料。
将上述实施例所得掺合料用于大坝碾压混凝土和常态混凝土中，掺合料掺量分别为60％和30％。拌制的混凝土能满足碾压混凝土大坝对掺合料的有关技术要求，也能满足水电工程常态混凝土对掺合料的有关技术要求。
工程应用实例：
1.所用的混凝土原材料
水泥：瑞安丽江水泥厂石林牌42.5级中热硅酸盐水泥(以下简称丽江中热)。
掺合料：
①实施例1：攀钢504电厂麻地湾堆灰场的电厂灰渣制得的掺合料(以下简称H)；
②对比例：攀钢504电厂Ⅱ级粉煤灰作为掺合料(以下简称F)。
骨料：龙洞石料场茅口组灰岩人工骨料。
外加剂：常态混凝土采用浙江龙游五强混凝土外加剂有限责任公司生产的ZB-1A缓凝高效减水剂和北京国水利力鹏程科技开发有限公司(原北京利力新技术开发公司)生产的FS引气剂；碾压混凝土采用江苏博特新材料有限公司生产的JM-Ⅱ(R1)碾压混凝土高效减水剂及该厂生产的JM-YQJ引气剂。
试验采用的混凝土强度等级为常态混凝土C9020W8F100三级配、C9015W6F100三级配，碾压混凝土C9020W8F100二级配、C9020W6F100三级配、C9015W6F100三级配。
2.混凝土原材料性能检测
(1)水泥
本次试验所用丽江中热水泥MgO含量、SO3含量、烧失量、比表面积、凝结时间、安定性、强度等级、水化热满足GB200-2003要求。
(2)粉煤灰
本次试验所用攀钢Ⅱ级粉煤灰的SO3含量、烧失量、游离CaO含量、细度、含水量、需水量比、放射性满足DL/T5055-2007要求。
(3)磷矿渣
本次试验所用磷矿渣的SO3含量、烧失量、P2O5含量、质量系数、含水量、比表面积、安定性、活性指数满足DL/T5387-2007要求。放射性不合格。
(4)骨料
调整后的茅口组石灰岩人工砂细度模数、含粉量、表观密度均满足《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144-2001)对细骨料的品质要求。茅口组石灰岩人工碎石表观密度、吸水率、针片状含量均满足《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144-2001)对粗骨料的品质要求。小石超径含量不满足规范要求，经过二次筛分合格后用于混凝土成型。
(5)外加剂
ZB-1A、JM-Ⅱ(R1)缓凝高效减水剂的减水率、泌水率比、抗压强度比、28天收缩率比、抗冻等级，JM-Ⅱ(R1)减水剂的含气量均满足《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T5100-1999)要求，但两种减水剂凝结时间差均超过规程要求，ZB-1A减水剂含气量也超出规程要求。
FS、JM-YQJ两种引气剂的减水率、含气量、泌水率比、凝结时间差、抗压强度比、抗冻等级、FS引气剂28天收缩率比满足《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T 5100-1999)要求，JM-YQJ引气剂28天收缩率比超出规程要求。
(6)掺合料
实施例1所得掺合料H检测结果如下：
表2掺合料H的化学成分
表3掺合料H的物理性能
表4掺合料H的活性指数
表5掺入掺合料H后水泥胶砂流动度及需水量比
3.混凝土配合比及其试验
将实施例1的掺合料H和对比例的掺合料F，分别进行混凝土配合比设计，其混凝土配合比设计及试验遵照《水工混凝土配合比设计规程》(DL/T5330－2005)和《水工混凝土试验规程》(DL/T5150－2001)进行。
(1)混凝土配合比设计指标见表6～表7。
表6混凝土设计指标及设计要求
表7混凝土设计指标及设计要求
(2)混凝土配合比见表8～表9。
表8常态混凝土配合比
表9碾压混凝土配合比
(3)混凝土性能试验结果
将实施例1的掺合料H和对比例的掺合料F分别作为混凝土的掺合料，分别对所得混凝土的各项性能进行检测，具体如下表10～表31所示。
表10常态混凝土抗压强度
表11常态混凝土劈拉、轴拉强度
表12常态混凝土弹性模量
表13常态混凝土极限拉伸值
表14常态混凝土干缩率
表15常态混凝土自生体积变形
表16常态混凝土抗渗性能
表17常态混凝土抗冻性能
表18常态混凝土绝热温升
表19常态混凝土线膨胀系数
表20常态混凝土碳化试验
表21碾压混凝土抗压强度
表22碾压混凝土劈拉、轴拉强度
表23碾压混凝土弹性模量
表24碾压混凝土极限拉伸值
表25碾压混凝土干缩率
表26碾压混凝土自生体积变形
表27碾压混凝土抗渗性能
表28碾压混凝土绝热温升
表29碾压混凝土抗冻性能
表30碾压混凝土线膨胀系数
表31碾压混凝土碳化试验
通过上述配合比及其性能试验，本发明所提供的采用电厂灰渣制得的掺合料其性能满足设计指标要求。采用该掺合料的混凝土抗压强度、劈拉强度、轴拉强度、极限拉伸值、弹性模量、干缩、抗冻、抗渗、线膨胀系数、导热系数、绝热温升、自生体积变形均满足工程设计要求。对于同一强度等级碾压混凝土，采用本发明的掺合料和Ⅱ级粉煤灰掺合料，其单位胶凝材料用量相等，混凝土的力学、变形等各项性能相当，抗裂性能没有很明显的规律性的差异。

Claims (4)

1.一种用于水电混凝土的掺合料，其特征在于：该掺合料是比表面积为500～600m2/kg的电厂灰渣。
2.根据权利要求1所述的掺合料，其特征在于：所述电厂灰渣是火力发电厂所产生的炉底渣和等级外的粉煤灰。
3.权利要求1或2所述掺合料的制备方法，其特征在于：将电厂灰渣经干燥后磨细至比表面积为500～600m2/kg，即得到掺合料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述干燥是干燥至含水量≤1％。
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