牛茂威

（重慶建研科之杰新材料有限公司，重慶 402760）

0 前言

隨著電力行業(yè)環(huán)保政策力度的加強(qiáng)，電廠煙氣清潔化排放日趨成為行業(yè)共識(shí)。煙氣脫硝技術(shù)主要采用選擇性催化還原技術(shù)（SCR）和選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）對(duì)煙氣進(jìn)行清潔化處理，降低大氣中有害氣體的排放。目前中國(guó)絕大數(shù)火力電廠以 SCR 處理為主[1]，采用 NH3為還原劑，在 315～400℃ 反應(yīng)生成 N2和 H2O，脫硝后的粉煤灰由于溫度過(guò)程和脫硝工藝的不同，不可避免地會(huì)與常規(guī)粉煤灰在應(yīng)用性質(zhì)上產(chǎn)生差異[2]，實(shí)際上不少混凝土企業(yè)反映脫硝粉煤灰使用后出現(xiàn)冒泡、坍落度損失較大等問題[3]，需要對(duì)脫硝粉煤灰進(jìn)行深入研究。聚羧酸減水劑具有減水率高、強(qiáng)度發(fā)展好、耐久性優(yōu)良等特點(diǎn)，但也更易引起與原材料的適應(yīng)性不良。為了提高脫硝粉煤灰的資源化利用，需要針對(duì)脫硝粉煤灰和聚羧酸外加劑之間的適應(yīng)性問題進(jìn)行研究。

本文研究了不同脫硝粉煤灰摻量對(duì)聚羧酸減水劑混凝土性能的影響，以期為脫硝粉煤灰的建材化應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

（1）脫硝粉煤灰樣品采用由經(jīng)脫硝工藝改造的某電廠提供，樣品編號(hào)為 TF，常規(guī)粉煤灰編號(hào)為 FA，水泥采用市售 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥。水泥和粉煤灰的化學(xué)組成見表 1，水泥的主要性能指標(biāo)見表 2。

表 1 水泥和粉煤灰的主要化學(xué)組成 %

（2）細(xì)集料采用天然中砂，細(xì)度模數(shù)為 2.8，含泥量為 3.0%；粗集料采用 5～20mm 連續(xù)級(jí)配的碎石，壓碎指標(biāo)為 9%。

（3）外加劑采用重慶建研科之杰新材料有限公司生產(chǎn)聚羧酸減水劑，其中 P-1 為醚類減水劑、P-2 為酯類減水劑。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)：參照 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。

（2）混凝土工作性能試驗(yàn)按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行?；炷亮W(xué)性能試驗(yàn)按照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，成型 100mm×100mm×100mm 混凝土試件，測(cè)定其 7d 和 28d 的抗壓強(qiáng)度。

（3）混凝土的抗?jié)B性能用電通量試驗(yàn)測(cè)試，根據(jù)CCES 01—2004《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》采用 ASTM C1202 電量法將養(yǎng)護(hù)至指定齡期的混凝土試塊切割成 φ100×50mm 的圓柱體試樣，每組三個(gè)樣品。利用真空飽水飽鹽裝置將試樣進(jìn)行真空飽水，負(fù)極夾具中加入 3% 的 NaCl，正極夾具中倒入 0.3mol/L 的NaOH 溶液，測(cè)試混凝土電通量值。

1.3 試驗(yàn)配合比

以 C30 混凝土為例，固定外加劑摻量，研究了脫硝粉煤灰的加入對(duì)混凝土工作性能、力學(xué)強(qiáng)度和抗氯離子滲透等各指標(biāo)的影響，配比及原材料用量見表 3。

表 3 C30 試驗(yàn)配合比及原材料用量 kg/m3

2 結(jié)果與討論

2.1 脫銷粉煤灰對(duì)聚羧酸減水劑摻量的影響

將粉煤灰分別等量取代水泥，控制水泥凈漿流動(dòng)度(210±5)mm，研究?jī)?nèi)摻 0%、10%、20%、30% 的脫銷灰對(duì)外加劑摻量的影響。測(cè)試結(jié)果見表 4 和圖 1。

粉煤灰具有的“顆粒效應(yīng)”能改善水泥漿體的流動(dòng)性，脫硝粉煤灰和常規(guī)粉煤灰都能夠降低外加劑的摻量，并且隨粉煤灰摻量的增加，外加劑摻量降低，聚羧酸減水劑的減水效率提高。對(duì)于不同種類減水劑，脫硝粉煤灰和常規(guī)粉煤灰對(duì)外加劑摻量的影響不盡一致，這可能與減水劑分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。

表 4 粉煤灰對(duì)聚羧酸減水劑摻量的影響

圖 1 粉煤灰摻量對(duì)聚羧酸減水劑摻量的影響

2.2 脫銷粉煤灰對(duì)混凝土工作性能的影響

混凝土粉煤灰的加入降低了水泥的單位反應(yīng)面積，對(duì)混凝土工作性能會(huì)產(chǎn)生一定影響。按照表 3 配比拌和混凝土坍落度和擴(kuò)展度測(cè)試，結(jié)果見表 5。

表 5 不同粉煤灰摻量的混凝土工作性能

表 5 的測(cè)試結(jié)果顯示提高粉煤灰摻量能夠明顯改善混凝土的坍落度和擴(kuò)展度，相同外加劑摻量下，TF 相比常規(guī)粉煤灰 FA 混凝土初始工作性能有所下降，混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失稍大，這可能是粉煤灰殘留的少量銨鹽和氨氣對(duì)聚羧酸產(chǎn)生了一定負(fù)面影響[3]。對(duì)于相同摻量的脫硝粉煤灰，P-1 醚類減水劑對(duì)混凝土的減水和保坍效果要優(yōu)于 P-2 酯類減水劑。

2.3 脫銷灰對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

測(cè)試了不同粉煤灰摻量的 C30 混凝土 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度值，結(jié)果見表 6 和圖 2。

粉煤灰加入后水泥用量降低，早期生成的水化產(chǎn)物減少，強(qiáng)度有所降低，由于粉煤灰自身的填充效應(yīng)和火山灰效應(yīng)[4]，混凝土 28d 強(qiáng)度都要高于純水泥的混凝土強(qiáng)度。但同時(shí)可以看出，摻脫硝粉煤灰（TF）的 7d 和28d混凝土強(qiáng)度都略低于常規(guī)粉煤灰（FA），這可能因?yàn)榉勖夯覛埩袅瞬糠咒@鹽和氨氣，對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生一定負(fù)面影響[5]。

表 6 不同粉煤灰摻量時(shí) C30 混凝土抗壓強(qiáng)度值

圖 2 粉煤灰摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

圖 2 結(jié)果中脫硝粉煤灰對(duì)摻酯類減水劑混凝土強(qiáng)度影響相對(duì)明顯，摻脫硝粉煤灰混凝土摻量增加，7d 抗壓強(qiáng)度降低較多，隨著齡期增加，不同摻量脫硝粉煤灰的混凝土強(qiáng)度差別縮小，但仍低于常規(guī)粉煤灰混凝土。

2.4 脫銷灰對(duì)混凝土電通量的影響

混凝土電通量一定程度上反映了混凝土抵抗氯離子侵蝕的能力，也是評(píng)價(jià)混凝土耐久性的重要指標(biāo)。表 7和圖 3 為摻入脫硝粉煤灰后的混凝土 28d 電通量測(cè)試結(jié)果。表 7 和圖 3 的結(jié)果顯示，對(duì)于酯類和醚類外加劑，常規(guī)粉煤灰和脫硝粉煤灰的加入都能夠降低混凝土的電通量，脫硝粉煤灰混凝土電通量略高于常規(guī)粉煤灰混凝土，對(duì)應(yīng)的抵抗氯離子侵蝕能力脫硝粉煤灰要相對(duì)較弱。同時(shí)，摻入 P-2 酯類外加劑的脫硝粉煤灰混凝土電通量相比 P-1 略有降低，總體來(lái)講，脫硝粉煤灰對(duì)摻聚羧酸外加劑的混凝土電通量無(wú)負(fù)面影響，優(yōu)于未摻粉煤灰的混凝土。

表 7 加入脫硝粉煤灰后的混凝土電通量 C

圖 3 粉煤灰對(duì)混凝土電通量的影響

3 結(jié)論

（1）脫硝粉煤灰和常規(guī)粉煤灰都能降低外加劑的摻量，并且隨粉煤灰摻量的增加，外加劑用量降低，脫硝粉煤灰對(duì)不同種類減水劑摻量的影響存在差異。

（2）提高脫硝粉煤灰摻量能夠改善混凝土初始坍落度和擴(kuò)展度，同外加劑摻量下，脫銷粉煤灰混凝土初始流動(dòng)性和經(jīng)時(shí)坍損均大于相同摻量的脫硝粉煤灰，P-1 醚類減水劑對(duì)混凝土的減水和保坍效果要優(yōu)于 P-2酯類減水劑。

（3）摻脫硝粉煤灰的混凝土 7d 和 28d 強(qiáng)度略低于摻常規(guī)粉煤灰的混凝土，脫硝粉煤灰摻量對(duì)摻酯類減水劑的混凝土 7d 強(qiáng)度影響相對(duì)明顯，隨齡期增加，不同摻量脫硝粉煤灰的混凝土強(qiáng)度差別縮小，但仍低于常規(guī)粉煤灰混凝土。

（4）對(duì)于酯類和醚類外加劑，常規(guī)粉煤灰和脫硝粉煤灰的加入都能夠降低混凝土的電通量，摻入 P-2 酯類外加劑的脫硝粉煤灰混凝土電通量相比 P-1 略有降低，優(yōu)于未摻粉煤灰的混凝土。