用于混凝土中的粉煤灰及常見問題

1、用于混凝土中的粉煤灰及常見問題前言眾所周知，粉煤灰是電廠煤粉爐煙道氣體中收集的 粉末，是現(xiàn)代高性能混凝土的重要摻和料之一。粉煤灰摻入 混凝土不僅可降低成本，減少環(huán)境污染，改善混凝土的拌合 物性能，而且能使混凝土獲得干縮性小、抗?jié)B性好等一系列 優(yōu)良性能。鑒于粉煤灰的多種優(yōu)點(diǎn)，粉煤灰被大量地、廣泛 地應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)中，導(dǎo)致粉煤灰的需求量日益增加。由 于粉煤灰貨源分布不均勻，利用率有限，許多地區(qū)的優(yōu)質(zhì)粉 煤灰明顯供不應(yīng)求，供需矛盾日漸加劇。因供需矛盾加劇及 現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不足，導(dǎo)致市場上出現(xiàn)了許多劣質(zhì)粉煤灰。 另外，隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的改變， 粉煤灰的種類趨于多樣化， 現(xiàn)有研究卻相對薄弱，導(dǎo)致粉煤灰

2、應(yīng)用于混凝土?xí)r出現(xiàn)了一 定的未知性。劣質(zhì)粉煤灰或具有未知性能的粉煤灰摻入混凝 土中，不僅不能使混凝土獲得應(yīng)有的優(yōu)良性能，甚至嚴(yán)重威 脅混凝土的質(zhì)量和使用壽命。 1 摻假粉煤灰優(yōu)質(zhì)的粉煤灰摻 入混凝土可明顯地改善混凝土的和易性，當(dāng)粉煤灰摻量大于 膠材總量的5%10%時(shí)，效果極為明顯?，F(xiàn)今在混凝土實(shí) 際生產(chǎn)中， 粉煤灰摻量往往達(dá)到 20% ，有的甚至高達(dá) 30% ， 但混凝土的和易性卻不盡人意。抽取原材料進(jìn)行檢測時(shí)，發(fā) 現(xiàn)粉煤灰的檢測結(jié)果經(jīng)常不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求或者與驗(yàn)收時(shí)的 結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。現(xiàn)以某公司所用口級粉煤灰進(jìn)場及抽樣常規(guī)檢測結(jié)果進(jìn)行對比， 見表 1 。出現(xiàn)這種情況的最大原因就是粉煤灰供貨廠家為謀

3、求利益而以次充好，甚至摻假。 粉煤灰進(jìn)場驗(yàn)收時(shí)，檢測結(jié)果符合要求的原因主要是檢測的 樣品是供貨廠家提前準(zhǔn)備好的合格樣品或是在易取樣部位 裝入合格粉煤灰。有些公司由于人員配備或節(jié)省成本等原因 不能做到車檢或抽檢，就導(dǎo)致許多劣質(zhì)粉煤灰被用于混凝土 生產(chǎn)中。結(jié)果不僅沒有起到應(yīng)有的作用，反而給混凝土的質(zhì) 量埋下了隱患。由于現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的局限性以及混凝土公司 常規(guī)試驗(yàn)的局限性，很難判斷粉煤灰的優(yōu)劣。某些劣質(zhì)粉煤 灰或假粉煤灰的檢驗(yàn)指標(biāo)往往能滿足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，但其性能卻 低于優(yōu)質(zhì)粉煤灰應(yīng)有的性能，甚至不具備優(yōu)質(zhì)粉煤灰應(yīng)有的 性能。如大家比較熟悉的，有些廠家將煤矸石等固體廢棄物 進(jìn)行粉磨后充當(dāng)粉煤灰。煤矸石粉作

4、為“非常規(guī)粉煤灰”按照 現(xiàn)行粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果符合指標(biāo)要求，但其真 實(shí)性能最多與低品質(zhì)粉煤灰持平。如何快速有效地判別粉煤 灰的優(yōu)劣成為目前混凝土行業(yè)面臨的一道難題。截至目前， 許多混凝土公司都發(fā)現(xiàn)粉煤灰供貨廠家有摻假行為，這個(gè)問 題應(yīng)引起大家足夠的重視。針對上述情況，除了呼吁相關(guān)部 門盡快出臺(tái)具有針對性的檢測標(biāo)準(zhǔn)外，混凝土公司也應(yīng)采取 相應(yīng)措施避免其蒙混過關(guān)。以某混凝土公司驗(yàn)收粉煤灰為例， 其采取的措施包括： （ 1）與供貨廠家簽訂誠信及處罰條例， 給其敲響警鐘。 （2）安排專職取樣人員，嚴(yán)禁送貨人員取樣或使用其提供的樣品。 （ 3）取樣須具有代表性，能反映整車大致情況。（ 4）加大

5、抽樣頻次，增加樣品數(shù)量，取多次檢測 結(jié)果作對比。如果發(fā)現(xiàn)檢測結(jié)果不合格或檢測結(jié)果數(shù)據(jù)相差 較大，堅(jiān)決作退貨處理。 2 含油粉煤灰混凝土公司大多數(shù)使 用的粉煤灰顏色與水泥相近，多呈灰色；也有部分粉煤灰顏 色較深呈灰黑色，這種粉煤灰一般細(xì)度較細(xì)或含碳量較高。 但總會(huì)發(fā)現(xiàn)一些深顏色的粉煤灰檢測結(jié)果與常理不符，如某 公司某批次灰黑色級粉煤灰檢測結(jié)果見表2。通過表 2 看出，此粉煤灰細(xì)度臨近技術(shù)指標(biāo)值，含碳量也不高。 但是其顏色較深且試驗(yàn)過程中黑色粉末狀顆粒明顯。該粉煤 灰進(jìn)行篩余分析時(shí)，篩余中會(huì)有一些黑色粉末。需水量比試 驗(yàn)過程中， 在跳桌完成跳動(dòng)后， 膠砂表層浮有一層黑色物質(zhì)。 而且，這樣的粉煤灰用

6、于混凝土生產(chǎn)后，混凝土漿體表面也 會(huì)呈現(xiàn)灰黑色，振搗后更為明顯。此現(xiàn)象已在多家混凝土公 司出現(xiàn)，而出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因應(yīng)該是粉煤灰中吸附了一定量 的油分。電廠出于提高燃煤效率或輔助劣質(zhì)煤燃燒等原因， 在燃煤過程中添加重油等油性物質(zhì)以助燃。如果添加量過大 或燃燒不充分，粉煤灰內(nèi)便會(huì)吸附一部分油分，因此便出現(xiàn) 上述情況的粉煤灰?；炷林谢烊胗托晕镔|(zhì)會(huì)影響混凝土中 的膠骨粘結(jié)，界面作用力減弱，最終影響混凝土的強(qiáng)度及耐 久性。根據(jù)混凝土澆筑后的跟蹤觀察，我們發(fā)現(xiàn)摻入此種粉 煤灰的混凝土?xí)霈F(xiàn)一定程度上的色差，強(qiáng)度方面沒有明顯 變化。雖然此種粉煤灰并未引起工程質(zhì)量事故，其最終對混 凝土強(qiáng)度及耐久性的影響有多

7、大也無法確定，但我們?nèi)孕柚?jǐn) 慎對待。在日常工作中，檢測燒失量比較費(fèi)時(shí)，用于車檢不 太現(xiàn)實(shí)。如果發(fā)現(xiàn)顏色較深的粉煤灰，我們可以采用一個(gè)簡 便方法進(jìn)行判別：取一定量粉煤灰樣品置于燒杯中，然后加 入水?dāng)嚢?，含油粉煤灰在攪拌后表面?huì)出現(xiàn)一層黑色油狀物， 顏色分層明顯。如果發(fā)現(xiàn)其為含油粉煤灰，各混凝土公司應(yīng) 根據(jù)工程要求、倉儲(chǔ)、供應(yīng)及公司要求等實(shí)際情況決定其去 留。 3 脫硝粉煤灰近年來，許多混凝土公司發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)的混凝 土出現(xiàn)刺鼻的氨味，而且在驗(yàn)收粉煤灰時(shí)進(jìn)行需水量比試驗(yàn) 也常伴有刺鼻的氨味。出現(xiàn)氨味的混凝土有時(shí)候還伴有凝結(jié) 時(shí)間延長或漲模等現(xiàn)象，有的甚至因含氣量過高而造成混凝 土強(qiáng)度大幅度下降，從而導(dǎo)致

8、嚴(yán)重的工程質(zhì)量事故。上述現(xiàn) 象出現(xiàn)的原因主要是混凝土中摻入的脫硝粉煤灰。脫硝作為 節(jié)能減排的一項(xiàng)重要指標(biāo)，許多燃煤電廠都增加了脫硝裝置， 所以近年來脫硝粉煤灰量有所增加。正常情況下的脫硝粉煤 灰與傳統(tǒng)粉煤灰沒有明顯的區(qū)別，應(yīng)用于混凝土中也不會(huì)對 混凝土性能產(chǎn)生較大的不利影響。但當(dāng)脫硝過程出現(xiàn)問題， 粉煤灰中含有的脫硝副產(chǎn)物 NH4HSO4 和 (NH4)2SO4 含量 較高時(shí)，生產(chǎn)的混凝土就會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)時(shí)間延長、產(chǎn)生刺激性 氣體、強(qiáng)度下降等問題 1 。如某工程使用了摻入非正常脫硝 粉煤灰的混凝土， 結(jié)果混凝土出現(xiàn)了和易性差、 凝結(jié)時(shí)間長、強(qiáng)度降低等問題，導(dǎo)致拆模后混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷，如 圖1

9、 所示?；炷凉疽话悴荒軐Ψ勖夯抑械脑睾窟M(jìn)行 測定，而且對混凝土造成嚴(yán)重影響的副產(chǎn)物限值也無依據(jù)可 循，這導(dǎo)致很難判斷進(jìn)場的脫硝粉煤灰可否安全地應(yīng)用于混 凝土生產(chǎn)。如果生產(chǎn)的混凝土有質(zhì)量問題，通常在生產(chǎn)或澆 筑完成后才能發(fā)現(xiàn)，往往就會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至嚴(yán)重 的質(zhì)量事故。為了避免重大事故的發(fā)生，我們應(yīng)在粉煤灰的 生產(chǎn)、驗(yàn)收及使用過程中尋求新的應(yīng)對方式方法。作為混凝 土人，我們呼吁脫硝粉煤灰生產(chǎn)工藝需要進(jìn)一步完善并尋求 新的檢測方法，同時(shí)采取以下措施來辨別和使用脫硝粉煤灰： （1）脫硝粉煤灰加入熱水中或與水泥摻和攪拌后往往會(huì)出 現(xiàn)刺激性的氨氣味，這可作為一項(xiàng)簡單的判別依據(jù)。 （ 2）驗(yàn)

10、收和使用過程中積累經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。對于脫硝粉煤灰檢測數(shù)據(jù) 及試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行記錄，結(jié)合混凝土生產(chǎn)狀況時(shí) 常進(jìn)行對比， 以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。（3）增加混凝土監(jiān)測頻率， 如含氣量測定、凝結(jié)時(shí)間測定等。 4 CFB 固硫灰 CFB 固硫 灰是指含硫煤與脫硫劑按一定比例混合后在流化床鍋爐 850C900C溫度燃燒固硫后排出的飛灰。CFB固硫灰不同于傳統(tǒng)的煤粉爐粉煤灰，由于燃煤工藝的不同，兩者在礦 物組成、物理性質(zhì)等方面都有較大的差異。傳統(tǒng)粉煤灰所含 結(jié)晶相物質(zhì)中莫來石占很大比例，莫來石是由黏土中的高嶺 石在1000 C以上的高溫中形成，其含量與煤種有關(guān)。而在 流化床鍋爐工藝中，黏土中的高嶺石以偏高嶺

11、石的形式存在。 而且， CFB 固硫灰中由于固硫劑的摻入會(huì)含有脫硫產(chǎn)物 CaSO4 、 CaSO3 及固硫劑殘留產(chǎn)生的 f-CaO 等物質(zhì)。上述 物質(zhì)的存在使得 CFB 固硫灰不論是物理特性還是火山灰活 性，都與傳統(tǒng)粉煤灰有較大差別，應(yīng)用于混凝土中會(huì)出現(xiàn)與 外加劑適應(yīng)性差、需水量大、和易性及體積穩(wěn)定性都比較差 等問題2。CFB固硫灰應(yīng)用于混凝土的技術(shù)相對于傳統(tǒng)粉煤 灰來說還不夠成熟，易對混凝土造成各種不利影響。鑒于上 述原因，供貨廠家一般不會(huì)向混凝土公司供應(yīng)固硫灰。但供 貨廠家在貨源不足等情況下難保不會(huì)將其摻入傳統(tǒng)粉煤灰 中，對此也應(yīng)保持警惕。對于 CFB 固硫灰的判別，目前還 沒有簡單易行的

12、方法。顏色一般發(fā)紅的 CFB 固硫灰，比較 容易辨別。但因含碳量的不同或煤種的不同，也可能與傳統(tǒng) 粉煤灰顏色相近，這就要求我們在應(yīng)用時(shí)勤觀察，多發(fā)現(xiàn)， 以經(jīng)驗(yàn)彌補(bǔ)檢測手段的不足。結(jié)論粉煤灰作為現(xiàn)代混凝土膠 結(jié)材料中不可缺少的材料之一，市場需求日益增長，導(dǎo)致大 量以次充好的粉煤灰流入市場。隨著生產(chǎn)工藝的改變，粉煤 灰的種類日益增多，且摻和料本身性質(zhì)也發(fā)生了一定的變化， 對混凝土性能產(chǎn)生一定的影響。對于粉煤灰種類的增加和性 質(zhì)的變化，有關(guān)的基礎(chǔ)研究卻相對薄弱，缺乏指導(dǎo)性研究成 果。鑒于上述情況，作者在此建議： （ 1）針對粉煤灰生產(chǎn)工 藝的改變及其性質(zhì)的變化，應(yīng)加快研究的步伐，推出具有指導(dǎo)性意義的研究成果。 ( 2)針對現(xiàn)有粉煤