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摘要:在活性激發劑作用下,將粉煤灰、脫硫石膏和水泥混合,制備成一種新型的復合膠凝材料,然后在優選試驗基礎上確定了復合膠凝材料的基本配合比.研究了典型配合比粉煤灰-脫硫石膏-水泥凈漿在復合激發劑作用下的水化過程,結果表明:粉煤灰早期火山灰活性顯著提高;脫硫石膏除自身析晶、具有一定的增強效應外,還是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸鹽激發劑.粉煤灰3d即開始明顯水化,脫硫石膏對粉煤灰水化活性激發效果明顯.
關鍵詞:粉煤灰;脫硫石膏;硫酸鹽激發;水化過程
粉煤灰用于制造水泥、混凝土填料及墻體材料等,取得了很好的技術與經濟效果.然而,一般而言,粉煤灰摻量越大,水泥或混凝土的早期強度越低,這與粉煤灰的早期水化活性不足有直接關系.為此研究者們紛紛致力于研究粉煤灰水化活性的激發及其對水泥、混凝土早期強度、變形性能、抗裂性能等的影響.脫硫石膏CaSO4含量較高,是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸鹽激發劑.脫硫石膏與粉煤灰、水泥優化復合,可產生交互水化作用,形成理想的三元膠凝材料體系.
在水泥中按一定比例混合雙摻粉煤灰和脫硫石膏,同時輔加適量的活性激發劑,即可不經任何粉磨、烘干工序,成為一種新型的復合膠凝材料.本文在試驗基礎上確定了砂漿和混凝土中各膠凝組分的配合比,研究了粉煤灰-脫硫石膏-水泥凈漿的水化過程.
1原材料
粉煤灰:平頂山姚孟電廠濕排粉煤灰(簡寫為WFA),其比表面積為335m2/kg,需水量比1)為98%,燒失量為2.31%,含水量為34.1%;低品質粉煤灰(簡寫為LFA),其比表面積為290m2/kg,需水量比為103%,燒失量為3.04%.粉煤灰化學組成見表1.
脫硫石膏(以下簡稱為FGD):平頂山姚孟電廠劣質石膏,其外觀呈灰黃色粉狀,主要成分為CaSO4·2H2O,附著水量9.89%,化學組成見表2.
水泥:湖南牛力水泥廠42.5普通硅酸鹽水泥,其化學組成見表3.該水泥3d和28d實測抗折強度分別為6.0MPa和9.1MPa,實測抗壓強度分別為23.7MPa和52.7MPa.
活性激發劑:CA,以市售硫酸鹽、氯鹽以及堿類材料按比例復配而成;生石灰(CaO),市售.減水劑:萘系高效減水劑,市售.
砂:ISO標準砂.
2膠凝組分基本配合比
2.1砂漿
為降低水泥用量,砂漿中膠凝組分以粉煤灰和脫硫石膏為主,其中粉煤灰采用技術品質達不到GB/T1596—2005《用于水泥與混凝土中的粉煤灰》所規定的Ⅰ,Ⅱ級粉煤灰標準的低品質粉煤灰(LFA).膠砂試件中膠凝組分摻量見表4.
圖1為灰膏比(m(LFA)︰m(FGD))對膠砂試件強度的影響.
由圖1可見:當m(LFA)︰m(FGD)由1︰1上升至3︰2時,膠砂試件抗折和抗壓強度均隨之上升;此后,隨著灰膏比進一步上升,膠砂試件抗折和抗壓強度則不斷減小,即膠砂試件在mm(L(FFAG)D︰?。椤。场々U2 時出現強度峰值.上述表明,當水泥用量為15.0%時,灰膏比佳比例為3︰2.保持m(LFA)︰m(FGD)為3︰2不變,測試水泥摻量對膠砂試件強度的影響,結果見圖2.
由圖2可知:(1)當水泥摻量從10%增加到20%時,膠砂試件抗折和抗壓強度均隨之提高.(2)相比未摻水泥膠砂試件,摻水泥膠砂試件7d抗折強度增加1~4倍,28d抗折強度增加1~7倍.(3)相比未摻水泥膠砂試件,當水泥摻量為10%時,膠砂試件7d抗壓強度增加4~5倍,28d抗壓強度增加2~3倍;當水泥摻量為15%時,膠砂試件7d抗壓強度增加5倍以上,28d抗壓強度增加5~6倍;當水泥摻量為20%時,膠砂試件7d抗壓強度增至18倍左右,28d抗壓強度則增加6倍以上.
上述結果表明,水泥摻量是決定膠砂試件強度的關鍵因素.基于砂漿強度要求和大限度降低材料成本、提高利廢率考慮,筆者確定砂漿中膠凝組分的基本配合比為:m(LFA)︰m(FGD)=3︰2,水泥摻量15%.若采用品質相對較好的粉煤灰,水泥摻量可適當減少.
在大摻量粉煤灰-脫硫石膏體系中摻入適量活性激發劑,將有利于激發粉煤灰水化活性,同時降低水泥摻量、節約成本.
活性激發劑對膠砂試件強度的影響見圖3.
由圖3可知,外摻1.5%CA后,膠砂試件強度顯著提高,其中3,7,28,60d抗折強度分別增加31.3%,21.4%,9.0%和11.4%,抗壓強度相應提高78.1%,58.9%,17.4%和6.7%.同時外摻1.5%CA和5.0%CaO,膠砂試件強度(尤其是早期強度)將進一步提高.這是因為摻加活性激發劑CaO后,灰膏體系液相介質中OH-濃度增加,從而促進粉煤灰中Si—O鍵斷裂,并盡早參與水化反應的緣故.然而CaO摻量過多,將極易出現泛霜現象.根據文獻的試驗結果,CaO摻量以5.0%為宜.
2.2混凝土
粉煤灰采用品質相對較好、未烘干的濕排粉煤灰(WFA).控制水固比,將濕排粉煤灰、脫硫石膏、水泥以及活性激發劑按比例混合均勻,再加入砂石、高效減水劑,制備C25~C50混凝土.膠砂試件配合比與抗壓強度見表5.
由表5可見,相對純水泥膠砂試件,摻WFA+FGD膠砂試件早期抗壓強度均呈現出不同程度的降低,這歸因于早期水化體系中水泥用量的減少.隨著齡期的發展,膠砂試件抗壓強度逐漸增加,有的甚至超過純水泥膠砂試件.當灰膏比(m(WFA)︰m(FGD))為2︰1,且WFA+FGD等量取代水泥30%時,膠砂試件早期強度下降相對較少,28,60d抗壓強度達到52.3,60.1MPa,超過純水泥膠砂試件.基于中等強度混凝土力學性能要求和提高利廢率考慮,混凝土適宜配合比為:WFA+FGD等量取代水泥30%,m(WFA)︰m(FGD)為2︰1,水膠比0.36,且外摻CaO?。担埃ズ停茫痢。保担ィ档脧娬{的是,WFA+FGD在水膠比條件下早期活性,粉煤灰-脫硫石膏-水泥三元膠凝材料體系強度發展更理想,可適當放寬WFA+FGD的摻量至40%左右.
3結論
(1)采用過去難以利用的低品質粉煤灰和脫硫石膏制備建筑砂漿,配合比為:m(LFA)︰m(FGD)=3︰2,LFA+FGD總摻量85%,水泥摻量15%;采用濕排粉煤灰和脫硫石膏制備C25~C50混凝土,配合比為:WFA+FGD等量取代水泥30%,m(WFA)︰m(FGD)=2︰1,水膠比0.36,且外摻CaO5.0%和CA1.5%.
(2)粉煤灰-脫硫石膏-水泥凈漿在復合激發劑作用下,粉煤灰早期火山灰活性顯著提高;脫硫石膏除自身析晶、具有一定的增強效應外,還是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸鹽激發劑.粉煤灰3d即開始明顯水化,脫硫石膏對粉煤灰水化活性激發效果明顯.
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各省、自治區、直轄市、計劃單列市財政廳(局)、住房和城鄉建設主管部門,新疆生產建設兵團財政局、住房和城鄉建設局:
為發揮政府采購政策功能,加快推廣綠色建筑和綠色建材應用,促進建筑品質提升和新型建筑工業化發展,根據《中華人民共和國政府采購法》和《中華人民共和國政府采購法實施條例》,現就政府采購支持綠色建材促進建筑品質提升試點工作通知如下:
一、總體要求
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以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,牢固樹立新發展理念,發揮政府采購的示范引領作用,在政府采購工程中積極推廣綠色建筑和綠色建材應用,推進建筑業供給側結構性改革,促進綠色生產和綠色消費,推動經濟社會綠色發展。
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堅持先行先試。選擇一批綠色發展基礎較好的城市,在政府采購工程中探索支持綠色建筑和綠色建材推廣應用的有效模式,形成可復制、可推廣的經驗。
強化主體責任。壓實采購人落實政策的主體責任,通過加強采購需求管理等措施,切實提高綠色建筑和綠色建材在政府采購工程中的比重。
加強統籌協調。加強部門間的溝通協調,明確相關部門職責,強化對政府工程采購、實施和履約驗收中的監督管理,引導采購人、工程承包單位、建材企業、相關行業協會及第三方機構積極參與試點工作,形成推進試點的合力。
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在政府采購工程中推廣可循環可利用建材、高強度高耐久建材、綠色部品部件、綠色裝飾裝修材料、節水節能建材等綠色建材產品,積極應用裝配式、智能化等新型建筑工業化建造方式,鼓勵建成二星級及以上綠色建筑。到2022年,基本形成綠色建筑和綠色建材政府采購需求標準,政策措施體系和工作機制逐步完善,政府采購工程建筑品質得到提升,綠色消費和綠色發展的理念進一步增強。
二、試點對象和時間
?。ㄒ唬┰圏c城市。試點城市為南京市、杭州市、紹興市、湖州市、青島市、佛山市。鼓勵其他地區按照本通知要求,積極推廣綠色建筑和綠色建材應用。
?。ǘ┰圏c項目。醫院、學校、辦公樓、綜合體、展覽館、會展中心、體育館、性住房等新建政府采購工程。鼓勵試點地區將使用財政性資金實施的其他新建工程項目納入試點范圍。
?。ㄈ┰圏c期限。試點時間為2年,相關工程項目原則上應于2022年12月底前竣工。對于較大規模的工程項目,可適當延長試點時間。
三、試點內容
?。ㄒ唬┬纬删G色建筑和綠色建材政府采購需求標準。財政部、住房和城鄉建設部會同相關部門根據建材產品在政府采購工程中的應用情況、市場供給情況和相關產業升級發展方向等,結合有關標準、行業標準等綠色建材產品標準,制定發布綠色建筑和綠色建材政府采購基本要求(試行,以下簡稱《基本要求》)。財政部、住房和城鄉建設部將根據試點推進情況,動態更新《基本要求》,并在中華人民共和國財政部網站(www.mof.gov.cn)、住房和城鄉建設部網站(www.mohurd.gov.cn)和中國政府采購網(www.ccgp.gov.cn)發布。試點地區可根據地方實際情況,對《基本要求》中的相關設計要求、建材種類和具體指標進行微調。試點地區要通過試點,在《基本要求》的基礎上,細化和完善綠色建筑政府采購相關設計規范、施工規范和產品標準,形成客觀、量化、可驗證,適應本地區實際和不同建筑類型的綠色建筑和綠色建材政府采購需求標準,報財政部、住房和城鄉建設部。
?。ǘ┘訌姽こ淘O計管理。采購人應當要求設計單位根據《基本要求》編制設計文件,嚴格審查或者委托第三方機構審查設計文件中執行《基本要求》的情況。試點地區住房和城鄉建設部門要加強政府采購工程中落實《基本要求》情況的事中事后監管。同時,要積極推動工程造價改革,完善工程概預算編制辦法,充分發揮市場定價作用,將政府采購綠色建筑和綠色建材增量成本納入工程造價。
?。ㄈ┞鋵嵕G色建材采購要求。采購人要在編制采購文件和擬定合同文本時將滿足《基本要求》的有關規定作為實質性條件,直接采購或要求承包單位使用符合規定的綠色建材產品。綠色建材供應商在供貨時應當提供包含相關指標的第三方檢測或認證機構出具的檢測報告、認證證書等證明性文件。對于尚未納入《基本要求》的建材產品,鼓勵采購人采購獲得綠色建材評價標識、認證或者獲得環境標志產品認證的綠色建材產品。
?。ㄋ模┨剿鏖_展綠色建材批量集中采購。試點地區財政部門可以選擇部分通用類綠色建材探索實施批量集中采購。由政府集中采購機構或部門集中采購機構定期歸集采購人綠色建材采購計劃,開展集中帶量采購。鼓勵通過電子化政府采購平臺采購綠色建材,強化采購全流程監管。
?。ㄎ澹﹪栏窆こ淌┕ず万炇展芾?。試點地區要積極探索創新施工現場監管模式,督促施工單位使用符合要求的綠色建材產品,嚴格按照《基本要求》的規定和工程建設相關標準施工。工程竣工后,采購人要按照合同約定開展履約驗收。
?。┘訌妼G色采購政策執行的監督檢查。試點地區財政部門要會同住房和城鄉建設部門通過大數據、區塊鏈等技術手段密切跟蹤試點情況,加強有關政策執行情況的監督檢查。對于采購人、采購代理機構和供應商在采購活動中的違法違規行為,依照政府采購法律制度有關規定處理。
四、措施
?。ㄒ唬┘訌娊M織領導。試點地區要高度重視政府采購支持綠色建筑和綠色建材推廣試點工作,大膽創新,研究建立有利于推進試點的制度機制。試點地區財政部門、住房和城鄉建設部門要共同牽頭做好試點工作,及時制定出臺本地區試點實施方案,報財政部、住房和城鄉建設部備案。試點實施方案印發后,有關部門要按照職責分工加強協調配合,確保試點工作順利推進。
?。ǘ┳龊迷圏c跟蹤和評估。試點地區財政部門、住房和城鄉建設部門要加強對試點工作的動態跟蹤和工作督導,及時協調解決試點中的難點堵點,對試點過程中遇到的關于《基本要求》具體內容、操作執行等方面問題和相關意見建議,要及時向財政部、住房和城鄉建設部報告。財政部、住房和城鄉建設部將定期組織試點情況評估,試點結束后系統總結各地試點經驗和成效,形成政府采購支持綠色建筑和綠色建材推廣的全國實施方案。
?。ㄈ┘訌娦麄饕龑?。加強政府采購支持綠色建筑和綠色建材推廣政策解讀和輿論引導,統一各方思想認識,及時回應社會關切,穩定市場主體預期。通過新聞媒體宣傳推廣各地的好經驗好做法,充分發揮試點示范效應。
附件:綠色建筑和綠色建材政府采購基本要求(試行)
財政部 住房和城鄉建設部
2020年10月13日