trottoarer
flygaska fakta för Motorvägsingenjörer
Kapitel 1 – flygaska-ett Ingenjörsmaterial
- Varför flygaska?
- produktion
- hantering
- egenskaper
- kvalitet på flygaska
varför flygaska?
vad är flygaska? Flygaska är den finfördelade återstoden som härrör från förbränning av pulveriserat kol och transporteras från förbränningskammaren med avgaser. Över 61 miljoner ton (68 miljoner ton) flygaska producerades 2001.
Var kommer flygaska från? Flygaska produceras av koleldade elektriska och ånggenererande växter. Vanligtvis pulveriseras kol och blåses med luft in i pannans förbränningskammare där det omedelbart antänds, genererar värme och producerar en smält mineralrester. Pannrör extraherar värme från pannan, kyler rökgasen och får den smälta mineralresten att härda och bilda aska. Grova askpartiklar, kallad bottenaska eller slagg, faller till botten av förbränningskammaren, medan de lättare fina askpartiklarna, benämnda flygaska, förblir upphängda i rökgasen. Före uttömning av rökgasen avlägsnas flygaska med hjälp av anordningar för kontroll av partikelutsläpp, såsom elektrostatiska utfällare eller filtervävsäckar (se figur 1-1).
Var används flygaska? För närvarande används över 20 miljoner ton (22 miljoner ton) flygaska årligen i en mängd olika tekniska applikationer. Typiska motorvägstekniska applikationer inkluderar: portlandcementbetong (PCC), jord-och vägbasstabilisering, flytbara fyllningar, grouts, strukturell fyllning och asfaltfyllmedel.
vad gör flygaska användbart? Flygaska används oftast som pozzolan i PCC-applikationer. Pozzolaner är kiselhaltiga eller kiselhaltiga och aluminösa material, som i finfördelad form och i närvaro av vatten reagerar med kalciumhydroxid vid vanliga temperaturer för att producera cementföreningar.
den unika sfäriska formen och partikelstorleksfördelningen av FLYGASKA gör det till ett bra mineralfyllmedel i HMA-applikationer (hot mix asphalt) och förbättrar fluiditeten hos flytbar fyllning och injekteringsbruk. Konsistensen och överflödet av FLYGASKA på många områden ger unika möjligheter att använda i strukturella fyllningar och andra motorvägsapplikationer.
miljöfördelar. Användning av FLYGASKA, särskilt i betong, har betydande miljöfördelar inklusive: (1) öka livslängden på konkreta vägar och konstruktioner genom att förbättra betongens Hållbarhet, (2) nettominskning av energianvändning och växthusgas och andra negativa luftutsläpp när flygaska används för att ersätta eller förskjuta tillverkat cement, (3) minskning av mängden kolförbränningsprodukter som måste bortskaffas på deponier och (4) Bevarande av andra naturresurser och material.
figur 1-1: metod för överföring av FLYGASKA kan vara torr, våt eller båda.
produktion
flygaska produceras från förbränning av kol i el-eller industripannor. Det finns fyra grundläggande typer av koleldade pannor: pulveriserad kol (PC), stoker-eldad eller resande galler, cyklon och fluidiserad bäddförbränning (FBC) pannor. PC-pannan är den mest använda, särskilt för stora elektriska genereringsenheter. De andra pannorna är vanligare vid industri-eller kraftvärmeanläggningar. Flygaska som produceras av FBC-pannor beaktas inte i detta dokument. Flygaska fångas upp från rökgaserna med hjälp av elektrostatiska utfällare (ESP) eller i filtervävsamlare, vanligtvis kallade baghus. De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos flygaska varierar mellan förbränningsmetoder, kolkälla och partikelform.
| miljoner ton | procent | producerad | 61,84 | 68,12 | 100.0 |
|---|---|---|---|
| använd | 19.98 | 22.00 | 32.3 |
som visas i tabell 1-1, i 62 miljoner ton (68 miljoner ton) flygaska som producerades 2001 användes endast 20 miljoner ton (22 miljoner ton), eller 32 procent av den totala produktionen. Följande är en uppdelning av FLYGASKA användningsområden, av vilka mycket används i transportbranschen.
| miljoner metriska ton | miljoner korta ton | procent | Cement/betong | 12.16 | 13.40 | 60.9 |
|---|---|---|---|
| flytbar fyllning | 0.73 | 0.80 | 3.7 |
| strukturella fyllningar | 2.91 | 3.21 | 14.6 |
| vägbas/underbas | 0.93 | 1.02 | 4.7 |
| jordmodifiering | 0.67 | 0.74 | 3.4 |
| Mineral Filler | 0.10 | 0.11 | 0.5 |
| Mining Applications | 0.74 | 0.82 | 3.7 |
| Waste Stabilization /Solidification | 1.31 | 1.44 | 6.3 |
| Agriculture | 0.02 | 0.02 | 0.1 |
| Miscellaneous/Other | 0.41 | 0.45 | 2.1 |
| Totals | 19.98 | 22.00 | 100 |
hantering
vatten och transporteras (sluiced) till en lagringsdamm på plats.
den torra uppsamlade askan lagras och hanteras normalt med utrustning och procedurer som liknar dem som används för hantering av Portlandcement:
- flygaska lagras i silor, kupoler och andra bulklager
- flygaska kan överföras med hjälp av luftrutschbanor, skoptransportörer och skruvtransportörer, eller det kan pneumatiskt transporteras genom rörledningar under positiva eller negativa tryckförhållanden
- flygaska transporteras till marknader i bulktankbilar, järnvägsbilar och pråmar/fartyg
- flygaska kan förpackas i supersäckar eller mindre påsar för specialapplikationer
torr uppsamlad flygaska ask kan också fuktas med vatten och vätmedel, i förekommande fall, med hjälp av specialutrustning (konditionerad) och dras i täckta dumper för speciella applikationer som strukturella fyllningar. Vattenkonditionerad flygaska kan lagras på arbetsplatser. Exponerat lagrat material måste hållas fuktigt eller täckt med presenningar, plast eller motsvarande material för att förhindra dammutsläpp.
egenskaper
storlek och form. Flygaska är vanligtvis finare än Portlandcement och kalk. Flygaska består av partiklar av siltstorlek som i allmänhet är sfäriska, vanligtvis i storlek mellan 10 och 100 mikron (figur 1-2). Dessa små glasfärer förbättrar fluiditeten och bearbetbarheten hos färsk betong. Finhet är en av de viktiga egenskaperna som bidrar till den pozzolaniska reaktiviteten hos flygaska.
figur 1-2: flygaska partiklar vid 2000 x förstoring.
Kemi. Flygaska består främst av oxider av kisel, aluminiumjärn och kalcium. Magnesium, kalium, natrium, titan och svavel är också närvarande i mindre grad. Vid användning som mineralblandning i betong klassificeras flygaska som antingen klass C eller klass F aska baserat på dess kemiska sammansättning. American Association of State Highway transport tjänstemän (AASHTO) m 295 definierar den kemiska sammansättningen av klass C och klass F flygaska.
klass C aska härrör vanligtvis från subbitumenkol och består främst av kalciumaluminosulfatglas, såväl som kvarts, trikalciumaluminat och fri kalk (CaO). Klass C aska kallas också hög kalcium flygaska eftersom det vanligtvis innehåller mer än 20 procent CaO.
klass F aska härrör vanligtvis från bituminösa och antracitkol och består främst av ett alumino-silikatglas, med kvarts, mullit och magnetit också närvarande. Klass F, eller låg kalciumflugaaska har mindre än 10 procent CaO.
| föreningar | flygaska klass F | flygaska klass C | Portlandcement |
|---|---|---|---|
| SiO2 | 55 | 40 | 23 | Al203 | 26 | 17 | 4 |
| Fe2O3 | 7 | 6 | 2 | cao (kalk) | 9 | 24 | 64 |
| mgo | 2 | 5 | 2 | SO3 | 1 | 3 | 2 |
färg. Flygaska kan vara solbränd till mörkgrå, beroende på dess kemiska och mineralbeståndsdelar. Solbränna och ljusa färger är vanligtvis förknippade med högt kalkinnehåll. En brunaktig färg är vanligtvis förknippad med järnhalten. En mörkgrå till svart färg tillskrivs vanligtvis ett förhöjt oförbränt kolinnehåll. Flygaska färg är vanligtvis mycket konsekvent för varje kraftverk och kolkälla.
figur 1-3: typiska askfärger
kvalitet på flygaska
kvalitetskrav för flygaska varierar beroende på Avsedd användning. Flygaska kvalitet påverkas av bränsleegenskaper (kol), sambränning av bränslen (bituminösa och sub-bituminösa kol), och olika aspekter av förbrännings-och rökgasrening/uppsamlingsprocesser. De fyra mest relevanta egenskaperna hos flygaska för användning i betong är förlust vid tändning (LOI), finhet, kemisk sammansättning och enhetlighet.
LOI är ett mått på oförbränt kol (kol) kvar i askan och är en kritisk egenskap hos flygaska, särskilt för konkreta tillämpningar. Höga kolnivåer, typen av kol (dvs. aktiverad), interaktionen mellan lösliga joner i flygaska och variationen i kolinnehåll kan resultera i betydande luftintagsproblem i färsk betong och kan påverka betongens hållbarhet negativt. AASHTO och ASTM anger gränser för LOI. Vissa statliga transportavdelningar kommer dock att ange en lägre nivå för LOI. Kol kan också avlägsnas från flygaska.
vissa användningar av FLYGASKA påverkas inte av LOI. Fyllmedel i asfalt, flytbar fyllning och strukturella fyllningar kan acceptera flygaska med förhöjt kolinnehåll.
finhet av FLYGASKA är närmast relaterad till kolkrossarnas driftsförhållande och kolens slipbarhet. För användning av FLYGASKA i betongapplikationer definieras finhet som viktprocenten av materialet som behålls på sikten 0,044 mm (nr 325). En grovare gradering kan resultera i en mindre reaktiv aska och kan innehålla högre kolinnehåll. Begränsningar av finhet behandlas av ASTM och State transportation department SPECIFIKATIONER. Flygaska kan bearbetas genom screening eller luftklassificering för att förbättra dess finhet och reaktivitet.
vissa icke-konkreta tillämpningar, såsom strukturella fyllningar påverkas inte av FLYGASKA finhet. Andra applikationer som asfaltfyllmedel är emellertid starkt beroende av FLYGASKA finhet och dess partikelstorleksfördelning.
flygaska kemiska sammansättning hänför sig direkt till mineralkemin hos moderkolet och eventuella ytterligare bränslen eller tillsatser som används vid förbrännings-eller efterförbränningsprocesserna. Föroreningsregleringstekniken som används kan också påverka flygaskaens kemiska sammansättning. Elektriska genereringsstationer bränner stora volymer kol från flera källor. Kol kan blandas för att maximera produktionseffektiviteten eller för att förbättra stationens miljöprestanda. Flygaskaens Kemi testas och utvärderas ständigt för specifika användningsapplikationer.
vissa stationer bränner selektivt specifika kol eller modifierar deras tillsatsformulering för att undvika att askkvaliteten försämras eller för att ge en önskad flygaska Kemi och egenskaper.
enhetlighet i flygaska egenskaper från leverans till leverans är absolut nödvändigt för att leverera en konsekvent produkt. Flygaska Kemi och egenskaper är vanligtvis kända i förväg så betongblandningar är utformade och testade för prestanda.
kontrollerat Låghållfast Material (CLSM)
provtagning och testning flygaska eller naturliga Pozzolaner för användning som mineralblandning i Portlandcementbetong
ASTM C 618
flygaska och rå eller kalcinerad naturlig Pozzolan för användning som mineralblandning i Portlandcementbetong
ASTM C 618
flygaska och rå eller kalcinerad naturlig Pozzolan för användning som Mineral tillsats i Portlandcement betong
flygaska och andra pozzolaner för användning med kalk
standardpraxis för karakterisering av FLYGASKA för användning i jordstabilisering
guide för användning av Kolförbränningsbiprodukter i strukturella fyllningar
kvalitetssäkring och Kvalitetskontrollkriterier varierar för varje användning av FLYGASKA från stat till stat och källa till källa. Vissa stater kräver certifierade prover från Silon på en viss grund för testning och godkännande före användning. Andra upprätthåller listor över godkända källor och accepterar projektleverantörers certifieringar av FLYGASKA kvalitet. Graden av kvalitetskontrollkrav beror på den avsedda användningen, den speciella flygaska och dess variation. Testkrav fastställs vanligtvis av de enskilda specificerande organen.
figur 1-4: mikroskopiska fotografier av FLYGASKA (vänster) och Portlandcement (höger).
| klass F | klass C | |||
|---|---|---|---|---|
| kemiska krav | SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 | min% | 701 | 50 |
| sio3 | Max% | 5 | 5 | |
| fukthalt | max% | 3 | ||
| förlust vid tändning (loi) | Max% | 51 | ||
| valfri kemikalie Krav | tillgängliga alkalier | max% | 1.5 | |
| fysiska krav | finhet (+325 Mesh) | max% | 34 | |
| pozzolanisk aktivitet/cement (7 dagar) | min% | 75 | ||
| pozzolanisk aktivitet/cement (28 dagar) | min% | 75 | ||
| vattenbehov | max% | 105 | 105 | |
| autoklav expansion | Max% | 0,8 | 0,8 | enhetliga krav2: densitet | max% | 5 | 5 | enhetliga krav2: finhet | max% | 5 |
| valfria fysiska krav | Multipelfaktor (LOI X finhet) | 255 | — | |
| ökning av torkning krympning | Max% | .03 | .03 | |
| Enhetlighetskrav: luft medverkande medel | max% | 20 | ||
| Cement/Alkali reaktion: murbruk expansion (14 dagar) | max% | 0.020 | — |
anmärkningar:
- ASTM-kraven är 6 procent
- tätheten och finheten hos enskilda prover ska inte variera från genomsnittet som fastställts av de 10 föregående testerna eller av alla föregående tester om antalet är mindre än 10, med mer än de angivna maximala procentsatserna.
Leave a Reply