FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的配制

摘要：FA-CG混凝土建筑墻體砌塊與傳統(tǒng)的墻體材料相比具有諸多優(yōu)點(diǎn)，由于使用了高摻量發(fā)電廠工業(yè)廢料的FA和CG，既保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又降低生產(chǎn)成本。本文的部分原材料為阜新發(fā)電廠廢棄的FA和CG，配制FA-CG混凝土建筑墻體砌塊;養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行試驗(yàn)，測定相關(guān)技術(shù)指標(biāo)滿足《規(guī)范》要求，最后總結(jié)試驗(yàn)中的技術(shù)要點(diǎn)。研究結(jié)果為現(xiàn)代墻體材料發(fā)展提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞： FA-CG;混凝土建筑墻體砌塊;配合比

目前，粉煤灰和煤矸石（粉煤灰Flyash，簡稱FA，煤矸石Coal Gangue，簡稱CG）排放量是最大的，F(xiàn)A不僅占用耕地，而且排放出的有害氣體對大氣、水和土壤都會造成嚴(yán)重的污染。煤資源普遍用于各個行業(yè)，因此，大量的FA和CG排放將會維持較長一段時間。近年來，火力發(fā)電發(fā)展迅速，F(xiàn)A和CG排放劇增，然而利用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，F(xiàn)A和CG已成為困擾企業(yè)發(fā)展，破壞環(huán)境的一個難題。19世紀(jì)60年代，F(xiàn)A和CG綜合利用被社會關(guān)注，政府和科研院所已經(jīng)歷近60年的努力，F(xiàn)A和CG利用已有較大改善。當(dāng)基礎(chǔ)建設(shè)放緩，F(xiàn)A和CG的利用也會隨之降低。因此，F(xiàn)A和CG綜合利用是社會發(fā)展和人類生存的必然選擇。

FA和CG已成為有用的建筑原材料，廣泛用作混凝土摻和料，生產(chǎn)各種新型建筑材料制品，已取得了很多成果[1，2]。本試件為FA-CG混凝土建筑墻體砌塊，抗壓強(qiáng)度Mu10;尺寸為<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中國房地產(chǎn)業(yè)2019-7（正文）＼Image＼image1_2.pdf>;空心率49.03%;粗骨料采用CG。

FA-CG混凝土建筑墻體砌塊是當(dāng)前發(fā)展速度最快的新型建筑墻體材料之一。FA-CG混凝土建筑墻體砌塊結(jié)構(gòu)自重較輕，從而降低地基沉降量，節(jié)省地基處理成本，緩解地基變形引發(fā)的工程事故;FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的使用提高了建筑物的隔音，隔熱效果;FA-CG混凝土建筑墻體砌塊較傳統(tǒng)混凝土建筑砌塊輕5Kg，提高了工程質(zhì)量和施工效率。尤其是，環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)和對FA和CG性質(zhì)的充分認(rèn)識，F(xiàn)A-CG混凝土建筑墻體砌塊的發(fā)展將會繼續(xù)升溫。本文通過原材料配合比試驗(yàn)，研制出規(guī)格：390mm<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中國房地產(chǎn)業(yè)2019-7（正文）＼Image＼image2_2.pdf>190mm<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中國房地產(chǎn)業(yè)2019-7（正文）＼Image＼image3_1.pdf>190mm，Mu10的FA-CG混凝土建筑墻體砌塊。本試驗(yàn)件FA-CG混凝土建筑墻體砌塊既符合設(shè)計要求，又符合物理力學(xué)性能和外觀質(zhì)量要求。

一、FA-CG混凝土建筑墻體砌塊原材料及試驗(yàn)過程與結(jié)論

（一）FA-CG混凝土建筑墻體砌塊原材料

FA是一種固體顆粒，能在空氣中流動，并能被專業(yè)設(shè)備收集的粉狀物質(zhì)[1]。本試驗(yàn)采用阜新發(fā)電廠廢棄的FA。燃煤在鍋爐中充分燃燒，然后從煙道排出，經(jīng)靜電除塵，最后收集獲得的FA。阜新發(fā)電廠的FA屬于硅鋁型FA，因此有良好的化學(xué)性能。結(jié)晶相和玻璃相存在于FA中，玻璃相和結(jié)晶相各占一半。玻璃相含量決定FA活性，而摻入廢料生產(chǎn)的FA-CG混凝土建筑墻體砌塊主要取決于FA活性，即FA中的玻璃相含量。阜新發(fā)電廠FA屬于<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中國房地產(chǎn)業(yè)2019-7（正文）＼Image＼image4.pdf>級灰，可以用于生產(chǎn)FA-CG混凝土建筑墻體砌塊。另外，F(xiàn)A-CG混凝土建筑墻體砌塊拌合料中摻入FA，可以改善和易性，抑制泌水，降低水化熱，改善耐久性，提高后期強(qiáng)度。

CG物理和化學(xué)成分因煤礦系不同，產(chǎn)出部位和產(chǎn)出方式不同而不同。通過現(xiàn)場取樣本，試驗(yàn)，分析，進(jìn)行了全面的試驗(yàn)研究。在選擇FA-CG混凝土建筑墻體砌塊原材料時，要求CG具有較高的抗壓強(qiáng)度和水穩(wěn)性;同時，要求燒失量小、有機(jī)質(zhì)少，并且要求其容易達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度。

最后，阜新地區(qū)FA和CG具有化學(xué)活性成分的相似性，已達(dá)到原生材料的抗壓強(qiáng)度及其它指標(biāo)。同時，具備與水泥作用的水穩(wěn)條件。

粗集料為阜新CG，視密度1800kg/m3;中砂細(xì)度模數(shù)2.5-2.9，視密度2650kg/m3，摻入FA，32.5礦渣硅酸鹽水泥和自來水。

（二）FA-CG混凝土建筑墻體砌塊試驗(yàn)過程及結(jié)論

由均勻設(shè)計理論[3，4]設(shè)計試驗(yàn)。均勻設(shè)計原理是1978年由優(yōu)選法和正交設(shè)計法的基礎(chǔ)之上提出的，用于導(dǎo)彈設(shè)計。該法提出了5個影響因素的試驗(yàn)，希望每個影響因素的水平數(shù)要多于10，而試驗(yàn)總數(shù)不超過50，方開泰和王元經(jīng)過幾個月的共同研究，提出的試驗(yàn)設(shè)計方法，應(yīng)用后效果顯著。本試驗(yàn)采用均勻設(shè)計，明顯提高試驗(yàn)效率。本試驗(yàn)采用摻灰量、摻砂量、水灰比、水泥用量作為影響因素，共設(shè)計12組每組8個試塊，經(jīng)蒸汽養(yǎng)護(hù)后測其強(qiáng)度。得到其平均抗壓強(qiáng)度為1#：11.30MPa; 2#：11.18MPa; 3#：9.26MPa; 4#：10.22MPa; 5#：11.57MPa; 6#：10.70MPa; 7#：9.74MPa; 8#：10.69MPa; 9#：10.83MPa; 10#：12.60MPa; 11#：12.20MPa; 12#：10.84MPa。滿足Mu10強(qiáng)度要求的為1#、2#、4#、5#、6#、8#、9#、10#、11#、12#，但相差不大，可以證明試驗(yàn)基本達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。技術(shù)指標(biāo)測試結(jié)果為表觀密度為1020 kg/m3，抗凍性強(qiáng)度損失為9.6%，抗凍性質(zhì)量損失為2.3%，已符合Mu10輕集料混凝土建筑墻體砌塊的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。綜合考慮強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)性和耐久性，采用5#FA-CG混凝土建筑墻體砌塊配合比投入生產(chǎn)。試驗(yàn)后，進(jìn)行建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行回歸分析，設(shè)計參數(shù)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《粉煤灰小型空心砌塊（TC862-2000）》和《輕集料混凝土小型空心砌塊（GB/T15229-2011）》的要求，再次證明采用5#配合比生產(chǎn)FA-CG混凝土建筑墻體砌塊是最佳配合比。

二、 FA-CG混凝土建筑墻體砌塊技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)

（一）確定FA-CG混凝土建筑墻體砌塊拌合料配合比

FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的強(qiáng)度、干縮率、碳化系數(shù)、經(jīng)濟(jì)性和耐久性直接影響配合比設(shè)計。根據(jù)原材料特性，參考試驗(yàn)和現(xiàn)場確定均勻設(shè)計表各因素，合理安排試驗(yàn)，并進(jìn)行回歸分析。

（二）提高FA-CG混凝土建筑墻體砌塊FA活性

FA屬于火山灰質(zhì)材料，硅鋁酸鹽玻璃體中的活性組分SiO2、Al2O3與Ca（OH）2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有一定強(qiáng)度的凝膠物質(zhì)[5]。生成物中的可溶性SiO2、Al2O3少，因此FA-CG混凝土建筑墻體砌塊早期抗壓強(qiáng)度偏低，對FA-CG混凝土建筑墻體砌塊生產(chǎn)不利。當(dāng)有FA存在時，使可溶性的SiO2、Al2O3溶出，對其反應(yīng)活性的激發(fā)有利，F(xiàn)A-CG混凝土建筑墻體砌塊的抗壓強(qiáng)度有顯著提高。

（三）關(guān)注FA-CG混凝土建筑墻體砌塊含水率變化

FA摻量過大，原材料中含水率難以控制[6]。如果加水過多，

則會導(dǎo)致FA-CG混凝土建筑墻體砌塊跑漿、變形、縫漏、粘模等，嚴(yán)重時FA-CG混凝土建筑墻體砌塊強(qiáng)度降低，幾何尺寸不合格;如果水量不足，振搗不密實(shí)，F(xiàn)A-CG混凝土建筑墻體砌塊容易產(chǎn)生裂縫，F(xiàn)A得不到充分水化。適宜含水率可以保證FA-CG混凝土建筑墻體砌塊有良好外觀質(zhì)量和較高成品率。因此，試驗(yàn)時應(yīng)隨時測定各種成分含水率，并及時調(diào)整所加入水量。

（四）確保FA-CG混凝土建筑墻體砌塊混合料均勻性

FA-CG混凝土建筑墻體砌塊與傳統(tǒng)混凝土建筑墻體砌塊相比，漿液比較粘稠，難以攪拌均勻。FA-CG混凝土建筑墻體砌塊質(zhì)量穩(wěn)定的主要影響因素是攪拌混合料的均勻性。本試驗(yàn)創(chuàng)立“3步法”，以此獲得均勻混合料，首先計量一定量的水，將其分別灑到計量好的中砂和CG上，再攪拌，使其潤濕充分;然后拌入計量好的FA;最后加入水和水泥，直至攪拌均勻。

（五）提高FA-CG混凝土建筑墻體砌塊抗碳化性能

FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的碳化是指Ca（OH）2和CO2生成水和CaCO3。隨著碳化的進(jìn)行，F(xiàn)A-CG混凝土建筑墻體砌塊中Ca2+的濃度降低，Ca（OH）2不斷溶解，達(dá)到新的平衡，次過程繼續(xù)發(fā)展，液相堿度逐漸降低，當(dāng)達(dá)到一定程度時，其周圍鈣水化產(chǎn)物還會發(fā)生碳化、分解，進(jìn)而影響FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的耐久性降低。

三、結(jié)語：

研制的FA-CG混凝土建筑墻體砌塊，具有較高強(qiáng)度、較輕質(zhì)量、抗碳化性能高等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時FA-CG混凝土建筑墻體砌塊各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均已達(dá)到相關(guān)《規(guī)范》要求。因此，適宜作FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的原材料。FA-CG混凝土建筑墻體砌塊由于使用了高摻入量的FA和CG，既少占耕地，又保護(hù)生態(tài)環(huán)境，同時降低建筑成本，讓中國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入快車道，讓子孫后代既能享有豐富的物質(zhì)財富，又能遙望星空、看見青山、聞到花香。

參考文獻(xiàn)：

[1].霍寶榮，張向東，潘洪濤.粉煤灰小型空心砌塊的研制與技術(shù)要點(diǎn).山西建筑.2007

[2].錢覺時. 粉煤灰特性與粉煤灰混凝土.科學(xué)出版社.2002.5：1～97

[3] 李立權(quán).混凝土配合比設(shè)計手冊.上海：華南理工大學(xué)出版社.2000. 45～86

[4].方開泰.均勻設(shè)計與均勻設(shè)計表.科學(xué)出版社.1994.1～63

[5].周運(yùn)燦，曹大光.輕集料混凝土砌塊墻體節(jié)能達(dá)標(biāo)的途徑.建筑砌塊與砌塊建筑.2004

[6].姚嶸.煤矸石和粉煤灰制多孔材料試驗(yàn).選煤技術(shù).2002