粉煤灰完整介绍

粉煤灰被忽略的巨大作用
(1) 基本特性
粉煤灰又称烟灰，外观为灰白色的粉末，是以煤粉为燃料的火力发电厂排放的工业废料。

煤粉燃烧时刹下的不可燃杂质以及一部分未烧尽的碳作为废
物被排放出来，此即粉煤灰。

在一些对颜色没有严格要求的建筑涂料产品，
例如腻子、防水涂料和保温隔热涂料以及瓷砖胶粘剂中可以适当的使用一些
粉煤灰，以降低产品成本，改善性能，并能够利用工业废料。

粉煤灰的化学成分主要是二氧化硅(SiO2)和三氧化二铝(Al2O3)以及少量的三氧化二铁(Fe203),氧化钙(Ca0),氧化镁(Mg0),气化钠(Na20),氧化钾(K20)和氧化硫(S03)等。

其中未燃烧的碳含量在3%-15%之间，碳含量越高，粉煤
灰的品质越低。

粉煤灰的化学成分如表1所示
表1 粉煤灰的化学成分和物理性能
粉煤灰中含有大最的玻瑞体物质，颗粒很细，也有一些黏结在一起的粘
连颗粒。

粉煤灰具有水硬性。

煤粉在燃烧过程中粉煤灰中的杂质发生了复杂
的学反应，反应产物有偏高岭土(Al2O3·2Si02),游离二氧化硅和三氧化二铝。

这些物质如果用碱性物质来“激发”，则能够表现出水化硬化能力粉煤灰在水泥基材料中应用的最大性能优势在于其后期水化性能。

这既能够提高水泥基材料的强度，又能够改善水泥基材料中的矿物结构，提高抗冻
融耐久性。

粉煤灰在水泥水化的后龄期，在氢氧化钙的激发作用下开始水化，由于这时水泥已经进行了充分的水化，在结构中存在着大量毛细孔隙（这也是为什么水泥多空，易渗水的原因），粉煤灰的水化产物能够堵塞结构中的这些毛细孔隙，提高水泥砂浆的密实性和抗渗性。

粉煤灰在水泥砂浆中的用量一般视要求和所达到的目的的不同8%~35%。

在粉状建筑涂料中应用则视产品、目的以及成本等因素的不同，有着更大的范围。

粉煤灰的水硬性能用活性指数h来表示，h按照下式计算
h=Al2O3含量/烧失量
h值越大，粉煤灰的活性就越高，即Al2O3含量越高，活性越高，烧失量越高(反应碳含量)，活性越低。

粉煤灰的水化反应速度较慢，因而其早期强度较低，而后期强度高，能够达到甚至超过水泥的强度。

粉煤灰一般有两种，
一是：
取自发电厂的湿排灰，分而得到。

经过烘干和筛分而得到。

这样得到的粉煤灰成本低，但需要烘干等加工设备的投资，且容易造成二次污染，通常只有在用量很大，对粉煤灰的质量要求不高，且取灰方便，运输费用低的情况下采用这种粉煤灰。

（用于制造砖和马路）
二是：
发电厂利用其干排灰加工的成品，具有满足国家标准规定质量要求和正规的包装，作为商品出售。

这类粉煤灰称之为商品粉煤灰使用较为方便。

生产粉状建筑涂料时因为粉煤灰的用量低，对其质量具有一定要求，绝大多数情况下是采用商品粉煤灰。

(2)性能要求根据国家标准GB/T 1596-1991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰的规定》，不同品质粉煤灰的技术要求如表2-34所示。

(3)粉煤灰对某些粉状建筑涂料性能的影响
①对腻子性能的影响粉煤灰作为活性掺和料在腻子中应用
表2-34作混凝土和砂浆掺和料的粉煤灰的技术要求
粉煤灰的性能优势。

一是：粉煤灰的成本很低，目前即使是品级最高的粉煤灰(I级)，其价格也只是和填料中价格较低的、最低品级的重质碳酸钙的价格相似，这主要是因为粉煤灰虽然有许多特性，但毕竟是从废料回收加工的。

二是：粉煤灰能够在材料组成中的或水泥水化产生的氢权化钙的激发作用下发生水化反应，生成一定量的凝胶体，具有凝胶性能.增加产品粘结性能，且具有抗渗透性。

这能够节约一定量的水泥，降低产品的成本。

三是：粉煤灰的“滚珠轴承”效应能够改善所有产品的施工和易性。

四是：粉煤灰强度发展的缓慢.能够对腻子层的强度和打磨性之间的矛盾起到缓和作用。

五是：粉煤灰中的颗粒绝大多数是规则的球形玻瑞体.表面坚硬，内部是空的(通常称之为中空玻璃球体)，吸水量低.又能够起到“滚珠轴承“的作用。

这既降低腻子粉的调制拌和水的用量(即降低了水灰比)，又使腻子具有良好的施工性。

六是：粉煤灰比同等细度的其他类填料的调制需水量小，能够减小料的干缩性能，有利于施工后防止干缩开裂。

七是：粉煤灰是一种工业废料，在产品中应用有利于环保，应用最大时还能够受到政策上的优惠.
粉煤灰在聚合物水泥基腻子中应用时，对水泥基腻子的钻结强度、施工性和用水量等均有一定影响。

图2中展示出粉煤灰添加量对腻子结强度的影响。

从图2中可以看出，随着粉煤灰掺加量的减少，腻子的粘结强度增大; 掺加量在70%以下时，强度增大的趋势变得级慢;而从50%减小到40%时，强度开始降低。

粉煤灰掺加量对腻子的用水量、施工性和颜色的影响如表3所示。

表3的结果说明这样的趋势:随着粉煤灰掺加量的增大，
外墙腻子粉的调制用水量减少，腻子粉的施工性变好，其原因是由
图2粉煤灰掺加量对腻子粘结强度的影响
1一浸水后钻结强度;2一标准状态R结强度
表2-35粉煤灰掺加量对腻子的用水量、施工性和颜色的影响
性能项目粉煤灰掺加量(质量分数)/%
90 80 70 60 50 40
用水量①/mL 19.4 20.4 20.9 2 1.9 23.4 24.6
施工性一较好较好一般一般较差差
颜色深灰深灰灰灰浅灰灰白
①调制50g腻子粉的用水量。

于粉煤灰中球形玻璃微珠的“滚珠轴承”作用，使腻子体系的流动
性提高，调制用水量降低，施工性能改善。

由于粉煤灰的颜色为灰
白色，因而当其掺加量较大时腻子膜的颜色白度差。

②在墙面腻子中的应用
通常情况下，粉煤灰被作为具有一定水硬活性的矿物填料掺加于腻子中，其
作用基本上是作为填料并同时起到对某种功能的改善作用。

但是，也有将粉
煤灰作为主要原材料进行配制腻子的。

表2-36是这种应用的一个配方示例[33] 表2-36 使用粉煤灰作为主要原材料的配方举例
原材料名称用量(质量分
数)/% 原材料名称用量（质量分数）
/%
商品粉煤灰70-90 可再分散聚合物粉
末
1-3
（1）能够对粉煤灰起到碱性活性激发作用的最常用的碱性活性填料是灰钙粉
③对瓷砖胶黏剂性能的改善
瓷砖胶黏剂是以水泥为主要胶结材料，以可再分散聚合物树脂粉末改性的黏结材料。

粉煤灰的加入，能够对这类材料的和易性、力学强度等产生明显的改善作用。

某研究所得到如表5所示的结果。

表2-37粉煤灰对瓷砖胶薪剂性能的改善作用
按水泥质量计。

从表2-37中可以看出，瓷砖胶粘剂中掺加适量(20%左右)的粉煤灰，能够显著提高瓷砖胶a剂的抗压、抗折和a结强度，改善保水性能等。

④对保温隔热涂料性能的影响粉煤灰对保温隔热涂料的性能具有重要影响。

一是在水泥等胶凝材料等用量不变的情况下粉煤灰能够产生胶凝性能，提高产品的强度。

二是在保温隔热涂料中如果水泥的用量太低，则水泥浆体难以包裹表面，则材料的强度低，
而如果增大水泥的用量，则材料的密度增大该导致热性能的降低。

而掺加粉煤灰后，粉煤灰能够增加浆体的体积，实现对聚苯颗粒的充分包裹，但粉煤灰的密度低，热性能的降低比之水泥要小得多。

粉煤灰主要用途
1、在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。

2、粉煤灰主要用来生产粉煤灰水泥、粉煤灰砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及其他建筑材料。

3、还可用作农业肥料和土壤改良剂，回收工业原料和作环境材料。

4、粉煤灰在水泥工业和混凝土工程中的应用：粉煤灰代替粘土原料生产水泥，由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰加入适量石膏磨细制成的水硬胶凝材料，水泥工业采用粉煤灰配料可利用其中的未燃尽炭；粉煤灰作水泥混合材；粉煤灰生产低温合成水泥，生产原理是将配合料先蒸汽养护生成水化物，然后经脱水和低温固相反应形成水泥矿物；粉煤灰制作无熟料水泥，包括石灰粉煤灰水泥和纯粉煤灰水泥，石灰粉煤灰水泥是将干燥的粉煤灰掺入10%—30%的生石灰或消石灰和少量石膏混合粉磨，或分别磨细后再混合均匀制成的水硬性胶凝材料；粉煤灰作砂浆或混凝土的掺和料，在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热、改善混凝土的耐高温性能、减轻颗粒分离和析水现象、减少混凝土的收缩和开裂以及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀。

5、粉煤灰在建筑制品中的应用：蒸制粉煤灰砖或墙，以电厂粉煤灰和生石灰或其他碱性激发剂为主要原料，也可掺入适量的石膏，并加入一定量的煤渣或水淬矿渣等骨料，经过加工、搅拌、消化、轮碾、压制成型、常压或高压蒸汽养护后而形成的一种墙体材料；烧结粉煤灰砖，以粉煤灰、粘土及其他工业废料为原料，经原料加工、搅拌、成型、干燥、培烧制成砖；蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖，以粉煤灰为主要原料，加入一定量的石灰和泡沫剂，经过配料、搅拌、烧注成型和蒸压而成的一种新型保温砖；粉煤灰硅酸盐砌块，以粉煤灰、石灰、石膏为胶凝材料，煤渣、高炉矿渣等为骨料，加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成的墙体材料；
6、粉煤灰加气混凝土，以粉煤灰为原料，适量加入生石灰、水泥、石膏及铝粉，加水搅拌呈浆，注入模具蒸养而成的一种多孔轻质建筑材料；粉煤灰陶粒，以粉煤灰为主要原料，掺入少量粘结剂和固体燃料，经混合、成球、高温培烧而制的一种人造轻质骨料；粉煤灰轻质耐热保温砖，是用粉煤灰、烧石、软质土及木屑进行配料而成，具有保温效率高，耐火度搞，热导率小，能减轻炉墙厚度、缩短烧成时间、降低燃料消耗、提高热效率、降低成本。

7、粉煤灰作农业肥料和土壤改良剂：粉煤灰具有良好的物理化学性质，能广泛应用于改造重粘土、生土、酸性土和盐碱土，弥补其酸瘦板粘的缺陷，粉煤灰中含有大量枸溶性硅钙镁磷等农作物所必需的营养元素，故可作农业肥料用。

8、回收工业原料：回收煤炭资源，利用浮选法在含煤炭粉煤灰的灰浆水中加入浮选药剂，然后采用气浮技术，使煤粒粘附于气泡上浮与灰渣分离；回收金属物质粉煤灰中含有Fe2O3、Al2O3、和大量稀有金属；分选空心微珠，空心微珠具有质量小、高强度、耐高温和绝缘性好，可以用于塑料的理想填料，用于轻质耐火材料和高效保温材料，用于石油化学工业，用于军工领域，坦克刹车。

9、作环保材料：利用粉煤灰可制造分子筛、絮凝剂和吸附材料等环保材料；粉煤灰还可用于处理含氟废水、电镀废水与含重金属例子废水和含油废水，粉煤灰中含有的Al2O3、CaO等活性组分，能与氟生产配合物或生产对氟有絮凝10、作用的胶体离子，还含有沸石、莫来石、炭粒和硅胶等，具有无机离子交换特性和吸附脱色作用。

11、粉煤灰作为惰性粉体还是辅材的高级填料：接缝王、界面剂、液体麻布、抗裂7号、粗底腻子、外墙腻子、氟碳腻子、地坪腻子、益胶泥、完美魔粉、保温泡沫粘结剂、砂浆精等
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