贵州地区粉煤灰特性试验研究

摘要：基于目前贵州作为产煤大省之一的现实，电厂产生的粉煤灰已成为严重影响和污染环境的污染源，如何使资源得到充分利用，本文对贵州省高速公路沿线范围内的粉煤灰取样并做实验分析，确定其公路路用性能的可取性。

关键词：粉煤灰实验数据分析路用性能评估

中图分类号：TQ536.4 文献标识码：A 文章编号：

我国是世界上最大的生产和消耗煤炭资源的国家，每年的原煤产量约为30亿吨，占世界的25%以上。贵州省是我国产煤大省之一，同时，随着近几年来我国经济建设对能源需求的迅猛增长，国家实施西电东送策略，贵州省成为了“西电东送”的重要电力输出地，火电工业成倍地发展。粉煤灰的排放量相比起其利用量要大得多，且这一差距还会日益扩大，粉煤灰的排放造成的土地资源占用、大气污染、土壤污染及水资源污染等的环境污染，已经危害到人类的生活及健康。如何能有效利用粉煤，实现变废为宝是目前必须解决的问题。

利用粉煤灰筑路是大规模利用粉煤灰的重要途径之一。近十年来，粉煤灰作为无机结合料和填筑路基的良好材料，得到了很大的发展和利用。在地势环境复杂的贵州，粉煤灰不失为一种轻质、供应量大、廉价的筑路材料。目前粉煤灰主要使用在粉煤灰路堤填筑、粉煤灰类半刚性基层应用、碾压混凝土路面、粉煤灰水泥混凝土、防护与加固工程中的应用等方面。

贵州“西电东送”骨干电源共八座，分别是：盘县电厂（黔桂发电公司）、盘南电厂、纳雍电厂、安顺电厂、黔北电厂、鸭溪电厂、黔西电厂和乌江渡水电站。本文中取黔北电厂、安顺电厂、盘县电厂、纳雍电厂为研究对象。

由于贵州省各地煤源不同，产出的粉煤灰成分和性能也不尽相同，因此需要开展贵州高速公路沿线电厂粉煤灰的理化性质，研究分析其工程性质和路用特性，才能更好的研究和开发粉煤灰的巨大潜能，为贵州省大综利用粉煤灰筑路提供可行性分析依据和技术依据。

1 贵州地区粉煤灰的物理性质研究

粉煤灰的工程性能与它的细度和粒度有很大的关系，粉煤灰的粗颗粒含量多，则比表面积小，其参加的物理化学反应程度就较低，工程性能就相对较差。

1.1细度

细度是一项很重要的指标，它直接影响着粉煤灰的其它性质，粉煤灰越细，细粉占的比例越大，其活性也越大。

粉煤灰的细度一般采用气流法用45μm标准筛测试，以45μm方孔筛筛余质量的百分数来表示粉煤灰的细度，许多专著和标准也用比表面积cm2/g来表示粉煤灰的细度。我国现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596-2005）也主要根据粉煤灰的细度和烧失量将粉煤灰分为三个等级[32]：

Ⅰ级粉煤灰：45μm方孔筛筛余不大于12%，烧失量不大于5%；

Ⅱ级粉煤灰：45μm方孔筛筛余不大于25%，烧失量不大于8%；

Ⅲ级粉煤灰：45μm方孔筛筛余不大于45%，烧失量不大于15%。

按照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596-2005）中粉煤灰细度的试验方法采用负压筛析仪对各电厂的粉煤灰样品进行了试验，细度按式（1）计算，试验结果见表1.1。

（1）

式中：——45μm方孔筛筛余，%；

——筛余物的质量，g；

——称取试样的质量，g。

表1.1 粉煤灰细度试验结果

1.2烧失量

烧失量主要是用来度量粉煤灰中残留碳份的一项重要指标。本文按照《水泥分析方法》（GB/T 176-2008）中的试验方法，采用灼烧差减法对四个电厂粉煤灰样品进行烧失量测定，烧失量按式（2）计算，结果见表1.2。

（2）

式中：——烧失量的质量分数，%；

——称取试样的质量，g；

——灼烧后试样的质量，g。

表1.2 粉煤灰烧失量试验结果

从烧失量的试样结果来看，四个电厂粉煤灰样品的烧失量都在我国路用规范中对粉煤灰烧失量的控制范围之内。

1.3需水量比

需水量比：我国粉煤灰标准规定的以粉煤灰水泥胶砂与基准水泥胶砂的流动度达到130mm～140mm时的加水量之比来度量，并以此作为粉煤灰物理性能的一项重要质量指标[32]。

按照《水泥胶砂流动度测定方法》（GB/T 2419-2005）中需水量比的试验方法对五个电厂的粉煤灰样品进行需水量比测定，需水量比按式（3）计算，结果见表1.3。

（3）

式中：——需水量比，%；

——试验胶砂的流动度达到130mm～140mm时的加水量，mL；

125——对比胶砂的加水量，mL。

表1.3 粉煤灰需水量比试验结果

1.4密度、含水量

粉煤灰一般都是直接暴露于大气中，其密度、含水量变化范围波动比较大，本文采用烘干法对从五个电厂取回的粉煤灰样品进行了密度和含水量的测试，结果见表1.4。

（4）

式中：——含水量，%；

——粉煤灰试样质量，g；

——干粉煤灰质量，g。

表1.4 粉煤灰密度、含水量试验结果

1.5比重

按照《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）中的比重瓶法对五个电厂的粉煤灰样品进行比重试验，粉煤灰的比重按式（5）计算，结果见表1.5。

（5）

式中：——粉煤灰的比重；

——干粉煤灰的质量，g；

——瓶、水总质量，g；

——瓶、水、粉煤灰总质量，g；

——t℃时蒸馏水的比重。

表1.5 粉煤灰比重试验结果

1.6液塑限

土的液塑限用于划分土的类别、计算土的天然稠度和塑性指数，供公路工程设计和施工使用，是土的重要指标。粉煤灰的颗粒组成类似于粉砂质土，也具有液、塑限指标，按照《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）中的液限和塑限联合测定法对五个电厂粉煤灰样品进行液塑限测定，并按规定确定粉煤灰的液塑限，塑性指数按式（6）计算，结果见表1.6。

（6）

式中：——塑性指数；

——根据锥入深度与含水量关系图确定的液限；

——根据锥入深度与含水量关系图确定的塑限。

表1.6 粉煤灰液塑限试验结果

1.7粉煤灰化学成分分析

粉煤灰的化学成分很大程度上取决于原煤的无机物组成和燃烧条件。虽然粉煤灰的组成物并不都是以氧化物的形式存在的，但习惯上常用氧化物分析来描述粉煤灰的化学成分。

粉煤灰中主要活性成分为SiO2和Al2O3，其含量越多，粉煤灰的活性越好，掺加到混凝土中越容易与水泥水化析出的Ca(OH)2反应，生成类似于水泥水化产物，从而增强反应物的活性[33]。我国《公路路面基层施工技术规范》规定：粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%[29]。

我国火电厂粉煤灰的主要化学组成见表1.7。

表1.7 我国火电厂粉煤灰主要化学成分（%）

本课题委托重庆市建设工程质量检验测试中心对电厂粉煤灰样品进行其主要活性成分的检测，检测结果见表1.8。

表1.8电厂粉煤灰主要活性化学成分

由以上检测结果可知，这几座电厂的粉煤灰品质较好，其主要活性成分SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量均大于70%，满足我国路用规范中对粉煤灰的化学成分的规定，符合筑路要求。

2结语

通过对贵州高速公路沿线地区电厂粉煤灰的实验研究，可以为将粉煤灰投入实用提供试验依据，为了解粉煤灰路用性能提供数据，使将粉煤灰变废为宝、实现循环使用资源更进一步。

参考文献

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[2] 杨立信.国外碱性粉煤灰胶结料研究[J].粉煤灰综合利用，1996，（4）：49-51.

[3] 沈旦申.我国粉煤灰利用科学技术的可持续发展[J].建筑材料学报，1998，（2）：170-174.