大掺量粉煤灰混凝土申报材料

1、中平能化集团科学技术进步奖 （2009年度）申 报 材 料 项目名称：大掺量粉煤灰混凝土研究与应用 申报单位：平煤建工集团土建处 申报日期：2009年10月12日目 录 科技进步申报书2 计划任务书20 研究报告29 工业行试验报告51 效益分析及成果证明54中平能化集团科学技术进步奖申报书 （2009年度）一、项目基本情况专业组别成果登记号档案分类项 目 名 称大掺量粉煤灰混凝土研究与应用主要完成人 宋永恒、朱义铁、蔡前进、刘广军、张旭立、李凤娜、 朱惠伟、薛化中、马庆海、郑中锋、李锦辉、叶 蕾。主要完成单位平煤建工集团土建处主 题 词大掺量粉煤灰混凝土任务来源21、省、市科技计划；2、集团公司计划；3、自筹计划名称和编号项目起止时间起始： 2009年3月完成：2009 年10 月申报单位 联系人姓 名李锦辉电子邮件邮 编467000地 址程平路中段47号院办公电话2787151移动电话注：专业组别、成果登记号、档案分类由集团科技管理部门负责统一填写。二、项目简介立项背景和目的意义：（国内外同类或相关项目研究状况、水平及比较、主要技术经济指标以及存在问题，以及本项目研究目标） 建筑业

2、与建筑工业是我国的支柱产业，要得以可持续发展，必须调整结构、节能节地以及减少污染。然而建筑工业每生产1吨硅酸盐水泥熟科，排放1吨CO2 气体，耗煤0.2吨。各国政府己纷纷提出对温室气体排放量的限制计划，硅酸盐水泥和常规混凝土生产必将受到越来越严格的限制。混凝土能否长期作为最主要的建筑材料，关键在于能否成为绿色材科，使之纳入可持续发展的轨道。另一方面，我国发电以火电为主，目前，电厂粉煤灰年排放量达2亿吨。目前我国混凝土中掺入的粉煤灰量，一般都在取代水泥的20左右，很少达到30，如此小规模地利用粉煤灰制备混凝土无法抑制日益大量排放、堆积如山的粉煤灰。大掺量粉煤灰混凝土着眼于更充分地利用粉煤灰潜在活性，合理利用外加剂，减少单方水泥用量，降低混凝土生产成本；变废为宝，化害为利，节约堆放粉煤灰的大量宝贵土地。 目前，低掺量粉煤灰砼的基本理论和应用技术已经成熟，并广泛应用于各类工程中，而大掺量粉煤灰还在处于研究试验阶段。其中以碾压为主的大掺量粉煤灰砼基本理论和应用技术已逐渐成熟，并广泛应用于大坝、道路工程，而以常态大掺量粉煤灰砼的施工正处于研究试验阶段。平顶山是煤城，生产生活用电全部是火力发电，每

3、年都产生大量粉煤灰，充分利用这些粉煤灰，不仅利于改善节约大掺量砼原料，节省了大量土地，还实现了变废为宝的经济价值。为了节约资源，适应商品混凝土快速的发展和市场需求，同时作为技术储备，我公司试验室在2008年至2009年投入科研力量进行大掺量粉煤灰混凝土的试验研究，以确定大掺量粉煤灰混凝土的最优化配合比，使混凝土成为绿色材料。项目研究主要内容：（总体思路、技术方案及创新成果、解决的主要问题，达到的主要技术经济指标）总体思路： 对现有原材料进行选择，然后运用正交设计试验方法进行配合比设计，严格按试验规程进行试验，并对最终数据进行统计分析，研究大掺量粉煤灰最佳配合比及其性能特征，最终进行试生产进行校正。技术方案： 运用正交设计试验方法对配合比进行设计并对数据进行分析。解决的主要问题： 1 大掺量粉煤灰混凝土原材料的选用; 2 大掺量粉煤灰混凝土配合比的设计及优化; 3 各因素对大掺量粉煤灰混凝土强度的影响； 4 大掺量粉煤灰的特性及在施工中的要点。主要经济指标：大掺量粉煤灰混凝土以满足不同工程的设计要求为目标，强度等级范围宽，但在特定的工作环境中有良好的耐久性，必须使用高性能外加剂（尤其具有

4、激发粉煤灰活性的外加剂为佳），使混凝土早、中期强度和普通混凝土相当或接近；它的粉煤灰掺量一般不低于总胶凝材料重量的50%（至少不应小于40%），并且应将掺量与品质指标结合起来考虑；应具有良好的工作性、体积稳定性与经济性。解决的关键问题和创新点:（在研究开发、推广及产业化中做出的创造性贡献和解决的关键技术）大掺量粉煤灰混凝土的关键技术： 1、大掺量粉煤灰混凝土原材料的选用； 2、大掺量粉煤灰混凝土配合比的设计及优化； 3、各因素对大掺量粉煤灰混凝土强度的影响； 4、大掺量粉煤灰的特性及在施工中的要点。创新点： 概括起来说，它具有良好的粘聚性、抗裂性、耐化学侵蚀性、耐久性、安全性、强度性能、抗碳化性能。 1)和易性。当粉煤灰掺到混凝土中时，可以明显地改善混凝土拌合物的和易性，这是因为： a粉煤灰由大小不等的球状玻璃体组成，表面致密光滑，在混凝土中可以起到滚珠效应。 b新拌混凝土拌合物的水泥颗粒易聚集成团，掺人粉煤灰，由于表面电负性作用，可以有效地分散水泥颗粒，释放更多的浆体来包裹骨料颗粒。 c能降低用水量 ，使混凝土的水灰比降低到更低水平减少混凝土拌合物的离析和泌水。 2)凝结时间。粉煤灰

5、的掺量对水泥浆体 的凝结时间有明显的延缓作用，并且凝结时间随着粉煤灰掺量的增加而延长，在掺有减水剂的水泥浆体中，这种现象更为显著。 3)水化热。由于大掺量粉煤灰混凝土含有大量粉煤灰，而相应的单方水泥用量的减少，水化产生的热量少。因此 大掺量粉煤灰混凝土的自生温升要比硅酸盐水泥混凝土低得多。从而避免了混凝土内外形成明显的温差，导致混凝土内外层变形不一致，产生温度应力，而导致产生裂缝。对混凝土的整体性 、耐久性乃至安全性都具有良好的效果。 4)耐腐蚀性。大掺量粉煤灰混凝土，由于粉煤灰降低了混凝土的孔隙率，使孔细化，提高了混凝土的密实度，其抗渗 、抗硫酸盐侵蚀和抗 氯离子侵蚀，耐久性能比纯硅酸盐水泥混凝土提高；由于对碱的稀释和吸收作用，降低了有效碱含量，即孔洞溶液中的碱浓度、碱骨料反应得到抑制。由于粉煤灰二次水化反应较慢 ，混凝土整体水化过程较长，水化程度降低，导致可结冰水较多，大掺量粉煤灰混凝土的抗冻性较差；由于二次水化反应使碱储备和碱度降低而导致混凝土抗碳化和抗熔出侵蚀能力大幅度下降，由碳化引起 的钢筋锈蚀加快。 5)强度性能。粉煤灰掺入水泥混凝土中的作用效应早期是物理填充微集料效应，这

6、种微集料效应表现为抗压、抗折强度与粉煤灰掺量成反比，即粉煤灰掺量越大，早期抗压 、抗折强度越低；后期因粉煤灰中SiO2和Al2O3含量大，同水泥水化释放出的Ca(OH)2作用形成不溶、安全的CaSiO2，提高了强度，即粉煤灰的活化效应促进混凝土的抗压、抗折强度的提高，特别是抗折强度的提高。粉煤灰混凝土中，水泥用量减少，则砂率降低，有利于水泥浆对骨料界面的包裹，改善了水泥浆与骨料界面的结合强度，这也就是粉煤灰混凝土后期抗折强度提高的机理的主要点。而微集料效应，当粉煤灰活化作用开始后，粉煤灰的微细颗粒均匀分布于水泥浆体中，对骨料界面的包裹比单纯水泥浆体更好，结合强度更高，因此，抗折强度更高，改善了混凝土的脆性。但大掺量粉煤灰混凝土早期强度很低，大掺量粉煤灰混凝土后期强度持续增长，后期强度明显高于普通混凝土，大掺量粉煤灰混凝土的强度发展与高效减水剂的关系更密切，在测试的各个龄期，掺入高效减水剂的 大掺量粉煤灰混凝土强度都显著高于不掺高效减水剂的大掺量粉煤灰混凝土。 6)抗碳化性能。水泥品种、水灰比、粉煤灰掺量对粉煤灰混凝土强度有一定影响。水胶比、粉煤灰掺量越犬，粉煤灰混凝土强度越低 。粉煤灰

7、混凝土的碳化深度随时间的延长而加深。早期的碳化深度增长较快 ，粉煤灰掺量达 50%时，按标准试验测得的混凝土 28 d碳化深度为零，而后期增长相对较快。混凝土的抗碳化性能随粉煤灰掺量的上升而下降，掺量在 20%30%时下降趋势相对缓慢 ，超过 50%时下降趋势大大增加。 大掺量粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能，延长混凝土结构的使用寿命，同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量，因此也是一种绿色混凝土。从这个角度出发，推广大掺量粉煤灰混凝土在我国土木建筑工程中的应用，是一件于国于民有显著效益的事业，必定有强大的生命力，有广阔的发展前景。推广应用情况:（注明推广应用范围、效果及经济社会效益） 大掺量粉煤灰混凝土技术是改善混凝土综合作用效果的重要途径，是混凝土成为绿色建筑材料的关键，也是混凝土材料科学发展的重要课题。我单位研究的大掺量粉煤灰混凝土研究及应用技术取得了良好的成果。通过在平姚输煤通道工程煤仓建设实践中进行广泛应用，获得了较好的经济与社会效益，得到领导的认同和好评。下一步将不断挖潜，深入研究，使其发挥更佳的综合效果。 大掺量粉煤灰混凝土有很多技术经济效益，

8、概括起来，它有较低的单位强度造价，较低的单位强度重量，较低的单位强度体积。此外它还具有良好的耐久性和耐腐蚀性能。大掺量粉煤灰混凝土能广泛地应用于道路工程、大体积混凝土工程以及房建工程等领域，适用于各种中、低强度等级混凝土的现场施工，具有可观的技术经济效益，且是一种环保产品。 混凝土材料是当今用量最大、用途最广泛的建筑材料，据统计，每年全世界的耗用量接近100亿吨。如此巨大的用量，伴随着生产、使用过程带来矿石资源、能源的消耗，以及对大气和环境造成的污染，已引起全世界业内的关注。过去在混凝土里掺用粉煤灰，是为了节约水泥、降低工程材料费用，今天对混凝土掺用粉煤灰的认识，应该提高到保护环境、保护资源，使混凝土材料可长久地持续应用于基础设施建设中的高度上来认识。大掺量粉煤灰混凝土不仅可以改善混凝土的各项性能，延长混凝土结构的使用寿命，同时可以大幅度减小耗费能源多、污染环境严重的硅酸盐水泥用量，因此也是一种绿色混凝土。从这个角度出发，推广大掺量粉煤灰混凝土在我国土木建筑工程中的应用，是一件于国于民有显著效益的事业，必定有强大的生命力，有广阔的发展前景。 如今，自然资源消耗、生态环境问题已引起社会各界的广泛关注，因此，我们必须摒弃传统建设观念，从全寿命周期的角度，来衡量建筑业消耗对生态环境的影响。推广应用大掺量粉煤灰混凝土，在建设阶段通过节约混凝土用量，我们可以节约土地、水、矿石、砂等能源和资源的消耗量，进而减少水泥用量，来减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放；大量利用粉煤灰、消除污染、保护环境、降低材料成本，延长使用寿命，减少建筑垃圾。据有关专家统计分析，节约1吨水泥，可以节省电能110千瓦时，标准煤02吨，减少二氧化碳排放018立方米。由此可见，推广应用大掺量粉煤灰混凝土，对节约能源，提高环境质量，有重大意义。生态环保型混凝土是当代建材工业发展的主要方向之一，大掺量粉煤灰混凝土具有材源、性能和社会经济效益等方面的优势，推广应用势在必行。 （字数控制在3000字左右）三、项目详细科学技术内容（此项为申报书的核心内容，评审的主要依据，应将研究报告浓缩提炼后的所有关

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