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的墻體材料相比具有諸多優點，由于使用了高摻量發電廠工業廢料的FA和CG，既保護生態環境，又降低生產成本。本文的部分原材料為阜新發電廠廢棄的FA和CG，配制FA-CG混凝土建筑墻體砌塊;養護后進行試驗，測定相關技術指標滿足《規范》要求，最后總結試驗中的技術要點。研究結果為現代墻體材料發展提供技術參考。

關鍵詞： 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，FA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重的污染。煤資源普遍用于各個行業，因此，大量的FA和CG排放將會維持較長一段時間。近年來，火力發電發展迅速，FA和CG排放劇增，然而利用卻遠遠落后，FA和CG已成為困擾企業發展，破壞環境的一個難題。19世紀60年代，FA和CG綜合利用被社會關注，政府和科研院所已經歷近60年的努力，FA和CG利用已有較大改善。當基礎建設放緩，FA和CG的利用也會隨之降低。因此，FA和CG綜合利用是社會發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，抗壓強度Mu10;尺寸為<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中國房地產業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前發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構自重較輕，從而降低地基沉降量，節省地基處理成本，緩解地基變形引發的工程事故;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混凝土建筑砌塊輕5Kg，提高了工程質量和施工效率。尤其是，環境保護意識的增強和對FA和CG性質的充分認識，FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的發展將會繼續升溫。本文通過原材料配合比試驗，研制出規格：390mm<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中國房地產業2019-7（正文）＼Image＼image2_2.pdf>190mm<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中國房地產業2019-7（正文）＼Image＼image3_1.pdf>190mm，Mu10的FA-CG混凝土建筑墻體砌塊。本試驗件FA-CG混凝土建筑墻體砌塊既符合設計要求，又符合物理力學性能和外觀質量要求。

一、FA-CG混凝土建筑墻體砌塊原材料及試驗過程與結論

（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，并能被專業設備收集的粉狀物質[1]。本試驗采用阜新發電廠廢棄的FA。燃煤在鍋爐中充分燃燒，然后從煙道排出，經靜電除塵，最后收集獲得的FA。阜新發電廠的FA屬于硅鋁型FA，因此有良好的化學性能。結晶相和玻璃相存在于FA中，玻璃相和結晶相各占一半。玻璃相含量決定FA活性，而摻入廢料生產的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。阜新發電廠FA屬于<C：＼Users＼lenovo＼Desktop＼中國房地產業2019-7（正文）＼Image＼image4.pdf>級灰，可以用于生產FA-CG混凝土建筑墻體砌塊。另外，FA-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，提高后期強度。

CG物理和化學成分因煤礦系不同，產出部位和產出方式不同而不同。通過現場取樣本，試驗，分析，進行了全面的試驗研究。在選擇FA-CG混凝土建筑墻體砌塊原材料時，要求CG具有較高的抗壓強度和水穩性;同時，要求燒失量小、有機質少，并且要求其容易達到規定壓實度。

最后，阜新地區FA和CG具有化學活性成分的相似性，已達到原生材料的抗壓強度及其它指標。同時，具備與水泥作用的水穩條件。

粗集料為阜新CG，視密度1800kg/m3;中砂細度模數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過程及結論

由均勻設計理論[3，4]設計試驗。均勻設計原理是1978年由優選法和正交設計法的基礎之上提出的，用于導彈設計。該法提出了5個影響因素的試驗，希望每個影響因素的水平數要多于10，而試驗總數不超過50，方開泰和王元經過幾個月的共同研究，提出的試驗設計方法，應用后效果顯著。本試驗采用均勻設計，明顯提高試驗效率。本試驗采用摻灰量、摻砂量、水灰比、水泥用量作為影響因素，共設計12組每組8個試塊，經蒸汽養護后測其強度。得到其平均抗壓強度為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，可以證明試驗基本達到預期的目標。技術指標測試結果為表觀密度為1020 kg/m3，抗凍性強度損失為9.6%，抗凍性質量損失為2.3%，已符合Mu10輕集料混凝土建筑墻體砌塊的各項技術指標。綜合考慮強度、經濟性和耐久性，采用5#FA-CG混凝土建筑墻體砌塊配合比投入生產。試驗后，進行建立數學模型，進行回歸分析，設計參數符合行業標準《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要點總結

（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度、干縮率、碳化系數、經濟性和耐久性直接影響配合比設計。根據原材料特性，參考試驗和現場確定均勻設計表各因素，合理安排試驗，并進行回歸分析。

（二）提高FA-CG混凝土建筑墻體砌塊FA活性

FA屬于火山灰質材料，硅鋁酸鹽玻璃體中的活性組分SiO2、Al2O3與Ca（OH）2發生化學反應，生成具有一定強度的凝膠物質[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度偏低，對FA-CG混凝土建筑墻體砌塊生產不利。當有FA存在時，使可溶性的SiO2、Al2O3溶出，對其反應活性的激發有利，FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的抗壓強度有顯著提高。

（三）關注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，

則會導致FA-CG混凝土建筑墻體砌塊跑漿、變形、縫漏、粘模等，嚴重時FA-CG混凝土建筑墻體砌塊強度降低，幾何尺寸不合格;如果水量不足，振搗不密實，FA-CG混凝土建筑墻體砌塊容易產生裂縫，FA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量和較高成品率。因此，試驗時應隨時測定各種成分含水率，并及時調整所加入水量。

（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量穩定的主要影響因素是攪拌混合料的均勻性。本試驗創立“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。隨著碳化的進行，FA-CG混凝土建筑墻體砌塊中Ca2+的濃度降低，Ca（OH）2不斷溶解，達到新的平衡，次過程繼續發展，液相堿度逐漸降低，當達到一定程度時，其周圍鈣水化產物還會發生碳化、分解，進而影響FA-CG混凝土建筑墻體砌塊的耐久性降低。

三、結語：

研制的FA-CG混凝土建筑墻體砌塊，具有較高強度、較輕質量、抗碳化性能高等諸多優點，同時FA-CG混凝土建筑墻體砌塊各項技術性能指標均已達到相關《規范》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，又保護生態環境，同時降低建筑成本，讓中國生態文明建設進入快車道，讓子孫后代既能享有豐富的物質財富，又能遙望星空、看見青山、聞到花香。

參考文獻：

[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要點.山西建筑.2007

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

[3] 李立權.混凝土配合比設計手冊.上海：華南理工大學出版社.2000. 45～86

[4].方開泰.均勻設計與均勻設計表.科學出版社.1994.1～63

[5].周運燦，曹大光.輕集料混凝土砌塊墻體節能達標的途徑.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.選煤技術.2002