粉煤灰-石灰-硫酸盐系统

作者:山西嬴信科技有限公司发布日期:2022-05-20浏览次数:11

摘要:粉煤灰-石灰-硫酸盐系统能更为充分地激发粉煤灰的活性,有比较广泛的应用前景。通过用于免烧砖、矿渣水泥生产中和对粉煤灰活性激发、胶砂强度等方面比较系统的试验研究,揭示了粉煤灰-石灰-硫酸盐系统研究和应用的意义与可行性,并提出了进一步研究的方向。


关键词:粉煤灰,石灰,硫酸盐,矿渣水泥,免烧砖,胶砂强度


1 前言


人们早已从理论上认识到粉煤灰掺加石灰和硫酸盐可作为胶凝材料,并进行了大量的试验研究,由于作为胶凝材料强度太低未引起人们足够的重视。但随粉煤灰引起的环境问题日益恶化和粉煤灰在建材中应用后对节约能源、资源的积极作用,以及粉煤灰建材资源化观点为更多人所接受,粉煤灰掺加石灰和硫酸盐作为激发粉煤灰活性的一个系统的意义越来越大,对这一系统进行深入的研究不仅有比较重要的理论意义,也有非常广泛的应用前景。


2 粉煤灰-石灰-硫酸盐系统的作用


粉煤灰属于CaO-SiO2-Al2O3系统,相比于波特兰水泥熟料只是CaO含量比较低。因此,理论上补充CaO,粉煤灰就可以水化硬化而形成强度,这实际上就是火山灰质材料的特性。但试验结果显示,即使所采用的粉煤灰品质比较好,粉煤灰水化硬化速度仍很慢,强度也极低,无实际应用价值,只有在高温高压条件下添加CaO,才可以获得比较高的强度。


这里所提的粉煤灰-石灰-硫酸盐系统是指常温常压条件下,粉煤灰在这一系统中活性能得到比较充分、快速的激发,并且在粉煤灰建材中具有一定的适用性。常温下粉煤灰-石灰-硫酸盐系统对粉煤灰活性激发虽然不象高温高压下那样显著,但这一系统无论是从应用角度还是理论层次都有比较重要的意义。甚至可以认为粉煤灰-石灰-硫酸盐系统是激发粉煤灰活性为基本的系统。


2.1 直接用来制备粉煤灰建材


表1是采用这一系统压制成型的粉煤灰砖的强度,粉煤灰的掺量可达80%以上,且对粉煤灰品质要求不十分严格。试验时胶凝材料部分的配合比为粉煤灰84%(原状灰),生石灰13%(熟石灰按CaO折算),Na2SO4 3%,砂为重庆特细砂,试件尺为4cm×4cm×16cm,成型压力控制在20MPa;试件在空气中标准养护。



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表2是这一系统胶砂强度与70%粉煤灰+30%525#硅酸盐水泥的胶砂强度对比。结果显示采用这一系统来激发粉煤灰的活性,用22%左右的石灰和硫酸钠相当于采用30%的525#硅酸盐水泥的效果


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2.2 粉煤灰作掺合料生产矿渣水泥


粉煤灰作为水泥或混凝土的活性掺合料时,水泥熟料水化时将产生Ca(OH)2,水泥通常加有石膏,这时粉煤灰活性激发也与粉煤灰-石灰-硫酸盐系统有一定关系;一些研究者通过研究还发现,粉煤灰作为混凝土掺合料时,应加入CaO以更充分激发粉煤灰的活性,因此,粉煤灰作为水泥或混凝土的掺合料时,其活性激发一定程度上与粉煤灰-石灰-硫酸盐系统有关。采用这一系统和矿渣一起制备粉煤灰矿渣水泥,可用于配制325#低标号水泥。表3是强度试验结果。

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采用标准砂,按GB177-85进行测试,粉煤灰掺量为55%,石灰与矿渣掺量为44%,Na2SO4掺量为1%。只掺加CaO时粉煤灰与矿渣混合后强度也比较低,有关对比情况见表7测试结果。


2.3 是常温下粉煤灰活性激发的佳途径


从其它研究者和我们的研究结果来看,相比而言常温下粉煤灰-石灰-硫酸盐系统对粉煤灰活性的激发,技术和经济指标综合价值比较高。虽然我们采用其它的激发方式在粉煤灰掺量为70%~80%时,不掺水泥熟料常温下28d强度可以比较容易达到30MPa,且早期强度发展也比较迅速,但经济指标目前还无法与粉煤灰-石灰-硫酸盐系统相比。


2.4 常温下粉煤灰活性激发机理有待认识


以往简单的认为粉煤灰的活性在Ca(OH)2的作用下,活性氧化硅及氧化铝水化生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,而水化铝酸钙在有石膏存在的条件下还会生成钙矾石。可以肯定,常温下粉煤灰活性的发挥是很复杂的,通过研究粉煤灰-石灰-硫酸盐系统可以从另一个侧面来认识粉煤灰活性的激发。


3 强度试验结果


3.1 原料


粉煤灰化学成分见表4。粉煤灰分原状灰和磨细灰,磨细灰分别粉磨30min和3h。


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矿渣采碱性系统为1.08,采用球磨机粉磨40min。生石灰,球磨机粉磨20min,硫酸盐中的硫酸钠为无水硫酸钠,石膏为二水石膏和经煅烧的半水石膏。


3.2 胶砂强度试验


胶砂强度试验采用标准砂时按GB177-85,由于试验研究数量比较大,考虑到试验费用问题,在进行对比分析时采用特细砂(细度模数为0.9),试验时参照GB117-85,灰砂比为1∶2,水灰比根据砂浆的流动度与采用标准砂相近进行调整,试件采用标准养护。采用特细砂与标准砂的胶砂强度有一定的可比性,特细砂的胶砂强度大约相当于标准砂胶砂强度的80%~85%。


3.3 强度测试结果


强度试验主要考察这一系统与粉煤灰单掺CaO的对比情况。表5~表8是部分的胶砂强度试验结果。


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试验结果显示粉煤灰-石灰-硫酸盐系统比粉煤灰单掺CaO对粉煤灰活性激发效果更为显著,不论这一系统单独作为胶凝材料,还是作为活性掺合材使用时效果都很明显


4 讨 论


从胶砂强度的试验结果和微观测试结果都可以看出粉煤灰-石灰-硫酸盐系统对粉煤灰活性的激发效果非常显著,这与其它研究者的研究结果是比较一致的。从现有的试验和测试结果还可以认为,要使粉煤灰活性激发生成类似于硅酸盐水泥的水化产物,很显然CaO或者Ca(OH)2是激发粉煤灰活性的必要条件,而硫酸盐则是激发粉煤灰活性的充分条件,并且只在石灰存在的情况下才能发挥作用。虽然粉煤灰-石灰-硫酸盐系统对粉煤灰活性激发的效果极为显著,但还有很多问题有待更为深入的研究。我们在前期研究的基础上认为以下几个方面值得进一步的研究。


4.1 Ca(OH)2的佳量


粉煤灰中的SiO2平均占55%,Al2O3占25%,按水化硅酸钙的钙硅比为1∶1,钙矾石的钙铝比为4∶1,假定与SO42-同比例的Al2O3参与生成钙矾石,而SO42-按5%计算,又假定不计粉煤灰中的CaO以及Fe2O3,理论上粉煤灰的活性氧化物全部生成水化产物所需的CaO大约少为55%(质量比),如假定有一半的活性氧化物反应需要22.5%CaO,而通常CaO的掺量为20%,折算成外掺大约为25%。因此,通常粉煤灰-石灰-硫酸盐系统石灰掺量在20%也有一定的依据。当然如假定水化硅酸钙的钙硅比大于1∶1,并且后期有水化铝酸钙生成,那么CaO的佳掺量还应提高。


实际应用中还需要在早期就能比较充分的激发粉煤灰活性,并确定粉煤灰-石灰-硫酸盐系统中Ca(OH)2的量为多少时可在某龄期之前有效激发粉煤灰的活性,通常采用的是生石灰。当石灰掺量过多时,成型时会因体积膨胀而产生破坏,而生石灰掺量太少又难以粉煤灰后期能不断水化。在水化后期如能通过其它方式补充系统中的Ca(OH)2,这一矛盾就比较易于解决了。


4.2 采用生石灰还是熟石灰


从理论上看,粉煤灰-石灰-硫酸盐系统中的石灰如采用生石灰将会比较快速水化而生成Ca(OH)2,然后Ca(OH)2再与粉煤灰中的活性氧化物反应,因此系统采用熟石灰来代替生石灰效果应该差别不是很大,但以往的试验结果显示采用熟石灰的强度明显低于采用生石灰的。因而系统中分别采用生石灰和熟石灰水化机理上有什么差别是值得研究的。或许将为粉煤灰-石灰-硫酸盐系统中采用熟石灰找到一种途径。由于熟石灰不需要粉磨,这将大大促进粉煤灰-石灰-硫酸盐系统在粉煤灰建材中的应用


4.3 不同情况下粉煤灰-石灰-硫酸盐系统的调整


当粉煤灰-石灰-硫酸盐系统作为水泥或混凝土的活性掺合材时,由于水泥总会不断产生Ca(OH)2,后期能补充Ca(OH)2,可能硫酸盐的激发更为持久,粉煤灰-石灰-硫酸盐系统对粉煤灰活性激发作用又有另一种特征。此时,系统如何具体调整,待进一步研究。


4.4 耐久性


粉煤灰-石灰-硫酸盐系统作为掺合料用于水泥和混凝土中,在通常的掺量范围内耐久性是能满足要求的,甚至还能有所提高。而粉煤灰-石灰-硫酸盐系统直接用于制备粉煤灰建材,如生产砌筑水泥、粉煤灰砖和砌块,有关这方面的耐久性研究还比较少。


4.5 对外加剂的适应性


无论粉煤灰-石灰-硫酸盐系统单独使用还是作为掺合材使用时,都将涉及外加剂的适应性问题,因为在浇注混凝土和生产建材制品时外加剂的使用已相当普遍。


我们选择了几种具有代表性的减水剂和不同电厂的粉煤灰,就粉煤灰-石灰-硫酸盐系统对减水剂的适应性进行了初步研究。研究结果表明这一系统单独使用或作为活性混合材使用时,掺加减水剂后强度有不同程度的降低。而以往其他研究者的试验结果均表明减水剂有利于强度的提高。值得指出,就我们的研究结果来看,粉煤灰-石灰-硫酸盐系统对减水剂的适应性较差,但这不等于这一系统研究和应用的意义降低了。因为这一系统现已自觉和不自觉地被使用了。因此,现在的问题是如果有关这一系统对减水剂适应性较差的现象是普遍存在的话,那么接下来的工作就是如何提高这一系统对减水剂的适应性。


文章来源:粉煤灰-石灰-硫酸盐系统

作者:钱觉时,肖保怀,袁江,王智



关键词:

近日,绍兴市住房和城乡建设局发布了《关于民用建筑外墙外保温限制使用无机轻集料砂浆保温系统的通知》,提出:在民用建筑外墙保温工程中优先采用外墙自保温、外墙内保温、复合保温和保温装饰一体化板外墙保温系统技术,民用建筑外墙保温系统的质量安全和使用寿命。

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关于民用建筑外墙外保温限制使用无机轻集料砂浆保温系统的通知

绍市建设〔2022〕22号

各区、县(市)建设局,上虞区建管中心,滨海新城规建局,镜湖新区开发办综合事务部:


为我市民用建筑节能工程质量安全,减少无机轻集料砂浆保温系统在建筑外墙外保温工程应用中出现的问题,推进城市建设的高质量发展,根据《建设工程质量管理条例》、《民用建筑节能条例》和《民用建筑节能质量监督管理办法》,结合我市外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统后存在的实际情况,现就进一步规范应用民用建筑外墙保温系统有关要求通知如下:


一、建设、设计、施工等单位在民用建筑外墙保温工程中优先采用外墙自保温、外墙内保温、复合保温和保温装饰一体化板外墙保温系统技术,民用建筑外墙保温系统的质量安全和使用寿命。


二、外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统的,禁止用于建筑高度大于12m的建筑外墙;建筑高度12m及以下建筑外墙采用无机轻集料砂浆外墙外保温系统时,其保温层厚度不应大于25mm并应增设构造加强措施,且保温层和找平层的总厚度不应大于45mm(含抗裂砂浆层、保温层内侧的防水砂浆层、专用界面砂浆层),装饰面禁止使用面砖粘结饰面构造。


政府投资的民用建筑项目(含性住房工程),不再使用无机轻集料砂浆外墙外保温系统。


三、设计单位和节能评估机构应按照本通知要求分别开展民用建筑设计方案阶段或初步设计阶段节能设计专篇和节能评估文件(或节能登记表)的编制,明确外墙保温系统详细、完整、准确的保温构造和防火、抗裂、防渗、防脱落的安全构造措施。施工图审查机构要严格按照现行规范、标准要求,对外墙保温设计进行审查,重点审查建筑节能设计、保温系统构造、保温材料防火性能以及建筑节能说明中的性能指标。


四、建设单位应切实履行保温工程质量首要责任,加强对进入施工现场的外墙保温材料质量管控,定期抽查保温工程实体质量。施工单位应在外墙保温工程施工前,制定专项施工技术方案报建设和监理单位审批,并按审批后的方案在现场制作样板墙,经检验合格后方可进行大面积施工。监理单位应严格做好施工过程旁站监理,发现质量问题及时报告建设单位,对发现的质量问题未整改到位的,不予组织建筑节能分部工程验收。


五、质量检测机构应根据有关规范、标准严格把好保温材料和保温系统的质量检测关,并对检测结果负责。


六、各地建设工程质量安全管理部门应将外墙保温工程的质量纳入工程质量监督的重点来抓,严格按照、省、市有关规范、标准和要求进行监督抽查,对发现擅自降低标准,不按有关规范、标准和设计要求进行外墙保温系统施工的,应责令其限期整改。对于情节严重或不按要求整改的,建设工程质量安全管理部门应上报建设行政主管部门进行查处。相关单位的不良行为将计入企业信用评价。


七、民用建筑项目已通过节能审查且外墙外保温仍使用无机轻集料砂浆保温系统的(已按本通知要求设计使用的除外),鼓励建设、设计单位变更节能设计,不采取变更设计的,施工图设计单位应出具防止无机轻集料砂浆保温系统出现开裂、空鼓、变形、渗水、脱落等现象的构造设计详图(包括分隔缝、构造线条、托架等)。


八、民用建筑外墙保温系统应严格执行《民用建筑节能条例》有关规定,在正常使用条件下,保温工程的低保修期限为5年。保温工程的保修期,自竣工验收合格之日起计算。保温工程在保修范围和保修期内发生质量问题的,施工单位应当履行保修义务,并对造成的损失承担赔偿责任。


九、本通知自2022年4月1日起施行,期间如遇或省级部门出台新的政策规定,将视情况作调整。

政策解读:

1.制定背景

(一)起草背景及必要性


外墙保温是建筑节能的重要措施,目前无机轻集料保温砂浆系统在外墙保温中应用较为广泛。但从长期实际工程实践来看,我市外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统后存在诸多问题,如无机轻集料砂浆保温系统出现开裂、空鼓、变形、渗水、脱落等现象时有发生从而引发大量质量投诉纠纷,也给广大人民群众的生命财产安全埋下重大隐患,从而引起社会各界广泛关注。已经使用无机轻集料砂浆外墙外保温系统的建筑进行外墙面改造的项目日益增多,改造价格不菲,也严重影响小区业主的生产生活。


(二)制定目的


为我市民用建筑节能工程质量安全,减少无机轻集料砂浆保温系统在建筑外墙外保温工程应用中出现的问题,推进城市建设高品质和高质量发展。


(三)文件依据


该文件依据《建设工程质量管理条例》、《民用建筑节能条例》、《民用建筑节能质量监督管理办法》、《无机轻集料砂浆保温系统应用技术规程》(DB33/1054)、《关于公布<无机轻集料砂浆保温系统应用技术研讨会纪要>的通知》(浙建推广(2018)5号)等文件是制定的主要依据。另外外省、省内外相关城市发文禁止或限制使用无机轻集料砂浆保温系统也是文件制定的重要参考。

2.政策内容

(一)主要内容


条提出了优先采用外墙保温的形式和技术。民用建筑外墙保温工程中优先采用外墙自保温、外墙内保温,复合保温和保温装饰一体化板外墙保温系统技术。


第二条对外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统的高度和厚度作出限制。外墙外保温使用无机轻集料砂浆保温系统的,禁止用于建筑高度大于12m的建筑外墙;建筑高度12m及以下使用时,其保温层厚度不应大于25mm并应增设构造加强措施,且保温层和找平层的总厚度不应大于45mm(含抗裂砂浆层、保温层内侧的防水砂浆层、专用界面砂浆层),装饰面禁止使用面砖粘结饰面构造。同时,对政府投资的民用建筑项目(含性住房工程)作出更严格的限制,不再使用无机轻集料砂浆外墙外保温系统。


第三条至第五条对建设、设计、能评、图审、施工、监理、检测等单位行为作出要求。建设单位应切实履行保温工程质量首要责任,加强材料质量管控,定期抽查保温工程实体质量。设计单位和节能评估机构应分别开展民用建筑设计方案阶段或初步设计阶段节能设计专篇和节能评估文件(或节能登记表)的编制。施工图审查机构要严格按照现行规范、标准对外墙保温设计进行审查。施工单位应先制定专项施工技术方案,审批后在现场制作样板墙,合格后方可大面积施工。监理单位应做好旁站监理,发现质量问题及时报告建设单位。质量检测机构应按有关规范、标准严格把好质量检测关。


第六条对质量安全管理部门的监管工作提出了要求。将外墙保温工程质量纳入工程质量监督的重点来抓,严格执行、省、市有关规范、标准和要求进行监督抽查。对不符合要求施工的,应责令限期整改。情节严重或不按要求整改的,应上报建设行政主管部门进行查处。


第七条对仍使用无机轻集料砂浆保温系统的在建项目提出建议。对于已通过节能审查且外墙外保温仍使用无机轻集料砂浆保温系统的民用建筑项目,鼓励建设、设计单位变更节能设计。对不变更设计的,需出具防止无机轻集料砂浆保温系统出现开裂、空鼓、变形、渗水、脱落等现象的构造设计详图(包括分隔缝、构造线条、托架等)。


第八条强调外墙保温工程的保修年限。对建设、施工单位起到宣贯作用,减轻工程质量纠纷投诉处理难度。外墙保温应严格执行《民用建筑节能条例》有关规定,正常使用条件下,保温工程的低保修期限为5年。保温工程的保修期,自竣工验收合格之日起计算。保温工程在保修范围和保修期内发生质量问题的,施工单位应当履行保修义务,并对造成的损失承担赔偿责任。


第九条明确该通知实施时间。


(二)适用范围


全市民用建筑


(三)文件期限


文件施行日期为2022年4月1日。


3.解读机关、解读人

解读机关:绍兴市住房和城乡建设局

解读单位:绍兴市建设工程质量安全管理中心

解 读 人:毛红卫/沈健

联系方式:0575-85126183


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