蘇藝凡 李 琴

（1 中交一公局廈門檢測技術(shù)有限公司；2 中交一公局廈門工程有限公司）

0 引言

粉煤灰作為一種低碳環(huán)保材料，是目前混凝土生產(chǎn)中使用最廣泛的輔助膠凝材料，它不僅可以替代水泥從而減少水泥用量，還能改善混凝土的工作性能，降低水化熱，提高耐久性，已成為混凝土的重要組成部分。但是，粉煤灰能夠改善混凝土性能的基礎(chǔ)是使用了合格的、優(yōu)質(zhì)的粉煤灰。隨著粉煤灰供需矛盾加劇，以及檢測標(biāo)準(zhǔn)無法準(zhǔn)確衡量粉煤灰的質(zhì)量，導(dǎo)致市場上出現(xiàn)了各種低質(zhì)量的粉煤灰，如摻假粉煤灰、脫硝粉煤灰、固硫粉煤灰和浮油粉煤灰，這些劣質(zhì)粉煤灰按正常品質(zhì)粉煤灰應(yīng)用于混凝土，為工程質(zhì)量隱患埋下了不確定因素。因此，準(zhǔn)確把握不同劣質(zhì)粉煤灰對混凝土的性能影響，以及簡易快速辨別出劣質(zhì)粉煤灰，成為混凝土技術(shù)員急需掌握的能力。

1 劣質(zhì)粉煤灰的種類及形成原因

1.1 摻假粉煤灰

摻假粉煤灰是將部分真粉煤灰與假粉混合在一起充當(dāng)優(yōu)質(zhì)粉煤灰，假粉有石粉、煤渣粉、煤矸石粉、爐渣粉等。市場上主要有兩種情況，一種是粉煤灰供應(yīng)商在運(yùn)輸罐車?yán)锓謱友b入不同質(zhì)量的粉煤灰，一般在罐車底、中部裝入質(zhì)量較差的或摻假粉的粉煤灰，上部裝入質(zhì)量較好滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的粉煤灰；另一種是粉煤灰供應(yīng)商從電廠購買部分粉煤灰，然后加入石粉、煤渣、爐渣等再次磨細(xì)。以上兩種情況都是供應(yīng)商為了謀取不當(dāng)利益，以次充好銷售粉煤灰。

優(yōu)質(zhì)粉煤灰和摻假粉煤灰性能指標(biāo)見表1，負(fù)壓篩試驗(yàn)后篩余的照片見圖1 和圖2，掃描電鏡下的顆粒形貌圖見圖3 和圖4。

圖1 優(yōu)質(zhì)粉煤灰篩余

圖2 摻假粉煤灰篩余

圖3 優(yōu)質(zhì)粉煤灰SEM

圖4 摻假粉煤灰SEM

1.2 脫硝粉煤灰

脫硝粉煤灰是指經(jīng)過SCR 技術(shù)脫硝，含有氨氮化合物的粉煤灰。電廠燃煤時會產(chǎn)生大量的NOx 氣體，該氣體會嚴(yán)重污染環(huán)境，且對人皮膚、呼吸系統(tǒng)均有強(qiáng)烈的刺激作用，為了控制NOx 氣體的排放，需對煙氣進(jìn)行脫硝處理。目前，SCR 技術(shù)一種是國際上應(yīng)用最為成熟、且脫硝效率較高的煙氣脫硝技術(shù)，我國94%以上燃煤電廠均采用選擇性催化還原技術(shù)（SCR）脫硝。

1.3 固硫粉煤灰

固硫粉煤灰是指采用流化床燃煤固硫技術(shù)固定的粉煤灰，主要是粉煤灰和固硫灰渣的混合物。粉煤灰主要為玻璃球型飛灰，圓潤光滑，固硫灰渣主要為燒粘土，顆粒松散、無定形。這是由于在燃煤過程中，為減少SO2向大氣的排放，循環(huán)流化床燃煤溫度控制為900℃左右，遠(yuǎn)低于煤粉爐1400℃的正常燃燒溫度，且需要加入20%左右的固硫劑(碳酸鈣或氧化鈣)，因此，固硫粉煤灰與傳統(tǒng)粉煤灰最顯著的區(qū)別在于固硫粉煤灰含有更多的SO3和f-CaO。目前，循環(huán)流化床燃煤固硫技術(shù)最具技術(shù)優(yōu)勢，幾乎可以燃燒所有煤以及煤矸石等劣質(zhì)燃料，且燃燒和固硫效率高。

1.4 浮油粉煤灰

浮油粉煤灰是指燃煤時有助燃劑無法充分燃燒而保留有油分的粉煤灰，也稱為浮黑粉煤灰。燃煤電廠為了提高煤的燃燒效率或滿足特殊的技術(shù)要求，會在燃煤過程中添加柴油或其他油性物質(zhì)作為助燃劑，這些助燃劑無法完全燃燒，從而在粉煤灰殘留油份。

2 劣質(zhì)粉煤灰對混凝土性能的影響

2.1 摻假灰對混凝土性能的影響

摻假粉煤灰與優(yōu)質(zhì)粉煤灰相比，其活性指數(shù)很低或完全沒有活性，需水量大，導(dǎo)致混凝土拌合物流動性差，難以泵送，甚至嚴(yán)重影響了混凝土的強(qiáng)度和耐久性。優(yōu)質(zhì)粉煤灰和摻假粉煤灰性能指標(biāo)見表1，混凝土狀態(tài)見圖5、圖6。

表1 優(yōu)質(zhì)粉煤灰和摻假粉煤灰性能指標(biāo)

圖5 優(yōu)質(zhì)粉煤灰混凝土

圖6 摻假粉煤灰混凝土

2.2 脫硝灰對混凝土性能的影響

當(dāng)脫硝粉煤灰應(yīng)用于混凝土?xí)r，其混凝土拌合物會產(chǎn)生較多的大氣泡，并伴隨著刺鼻的氣味，會嚴(yán)重影響混凝土實(shí)體質(zhì)量和表觀質(zhì)量。產(chǎn)生以上不良后果是因?yàn)榛炷翑嚢柽^程中，脫硝粉煤灰中的NH4+與水泥水化產(chǎn)生的OH-反應(yīng)生成氨氣，氨氣在混凝土中不斷產(chǎn)生，如果在混凝土初凝后或抹面后才釋放出來，很大可能會停留在混凝土表面，從而形成鼓包或氣孔或炮眼。不管是內(nèi)部氣泡還是表面氣泡，都會嚴(yán)重影響混凝土外觀和強(qiáng)度。圖7 為脫硝粉煤灰產(chǎn)生的氣泡，圖8 為摻入脫硝粉煤灰的混凝土路面。

圖7 脫硝粉煤灰產(chǎn)生的氣泡

圖8 脫硝粉煤灰的混凝土路面

2.3 固硫灰對混凝土性能的影響

固硫粉煤灰主要影響混凝土的兩方面性能：一是凝結(jié)時間，一般情況下會延長混凝土的凝結(jié)時間，原因是水泥成品中會加入石膏（即硫酸鈣）來調(diào)整凝結(jié)時間，而固硫粉煤灰中含有較多硫酸鈣，如果用固硫粉煤灰作為摻合料，混凝土中拌合物的緩凝成分容易超標(biāo)，如果未采取相應(yīng)措施，將會延長混凝土的凝結(jié)時間。二是安定性，根據(jù)《通用水泥》標(biāo)準(zhǔn)，水泥中的三氧化硫含量是影響安定性的重要因素之一，三氧化硫與水泥中鋁酸三鈣反應(yīng)生成鈣礬石，造成體積膨脹；固硫粉煤灰中含有較多的SO3和f-CaO，如果用固硫粉煤灰作為摻合料，將進(jìn)一步增加混凝土的不安定因素。見圖9、圖10。

圖9 混凝土拌合物凝結(jié)時間延長

圖10 混凝土結(jié)構(gòu)膨脹開裂

2.4 浮油灰對混凝土性能的影響

浮油粉煤灰主要會影響工程實(shí)體的外觀質(zhì)量。這是因?yàn)楦∮头勖夯覛埩舻挠头趾吞挤郾戎剌^小，在混凝土澆筑和振搗過程中，油分和碳粉組成的黑色油狀物會上浮到混凝土表面，特別是大流動性的混凝土更為明顯，造成拌合物表層出現(xiàn)很多黑色油狀物，待混凝土硬化拆模后，混凝土結(jié)構(gòu)物表面會產(chǎn)生不規(guī)則的黑斑，嚴(yán)重影響構(gòu)件外觀質(zhì)量。見圖11、圖12。

圖11 粉煤灰漿漂浮黑色油狀物

圖12 混凝土外觀不規(guī)則黑斑

3 劣質(zhì)粉煤灰簡易辨別方法

3.1 加水?dāng)嚢璺?/h3>

⑴取適量的粉煤灰放入燒杯中，加適量的水充分?jǐn)嚢韬箪o置30 秒，待水面靜止后，第一種情況：觀察水面是否漂浮有一層白色的漂珠，如果有則是高品質(zhì)粉煤灰，這是粉煤灰在高溫?zé)Y(jié)后的輕質(zhì)顆粒產(chǎn)物，約占粉煤灰質(zhì)量的1%；第二種情況：觀察水面是否漂浮有黑灰，檢查粉煤灰中未燒盡的碳含量大小，若無大顆粒碳粒，即表示粉煤灰燒失量指標(biāo)滿足要求，不會對混凝土性能產(chǎn)生較大影響；第三種情況：觀察水面是否漂浮有油珠，如果水面漂浮有油珠且顏色發(fā)黑、有異味，則證明該粉煤灰為“浮油灰”，會嚴(yán)重影響混凝土外觀。見圖13和圖14。

圖13 高品質(zhì)粉煤灰無黑灰漂浮

圖14 劣質(zhì)粉煤灰有“油黑灰”漂浮

⑵取適量的粉煤灰放入燒杯中，加適量的水充分?jǐn)嚢韬箪o置30 秒，然后滴入酚酞，若溶液呈紅色，則表明該粉煤灰很可能是固硫粉煤灰，這是因?yàn)楣塘蚍勖夯抑泻休^高的游離CaO 和SO3，加水?dāng)嚢韬蟪蕢A性，酚酞遇堿顯紅色。見圖15。

圖15 固硫粉煤灰溶液遇酚酞顯紅色

⑶取適量的粉煤灰放入燒杯中，加適量的水充分?jǐn)嚢韬箪o置30 秒，然后加入適當(dāng)?shù)膲A性溶液，如果攪拌時，能聞到刺鼻的氨氣味道，則該粉煤灰為“脫硝灰”，這是由于脫硝工藝不當(dāng)，粉煤灰遇到堿性環(huán)境就會釋放出氨氣。見圖16。

圖16 脫硝灰溶液遇堿有刺鼻氨味

3.2 酸反應(yīng)法

將稀鹽酸或工地實(shí)驗(yàn)室常備的草酸，滴在待測粉煤灰樣品上觀察是否有氣泡產(chǎn)生，若有則為石灰石磨細(xì)而成的摻假粉煤灰，原因是主要成分碳酸鈣遇酸反應(yīng)生成氣體，而真粉煤灰是高溫?zé)Y(jié)而成的，不會與酸發(fā)生反應(yīng)。見圖17 和圖18。

圖17 石灰石粉遇酸反應(yīng)生成氣泡

圖18 真灰遇酸無氣泡產(chǎn)生

3.3 顯微鏡法

若酸反應(yīng)法無氣泡產(chǎn)生，則再加入無水乙醇分散試樣，用透射光生物顯微鏡觀察，顯微鏡倍率選擇60～200 倍即可，若視野中大于80%的觀察面為尺寸大小不一的圓形顆粒則為優(yōu)質(zhì)粉煤灰。

圖19 優(yōu)質(zhì)粉煤灰圓形顆粒多

圖20 劣質(zhì)粉煤灰圓形顆粒少

4 結(jié)語

綜上所述，市場上常見的劣質(zhì)粉煤灰種類繁多，復(fù)雜多變，如果未經(jīng)辨別，將這些劣質(zhì)粉煤灰當(dāng)作合格粉煤灰應(yīng)用于工程，定會為工程質(zhì)量埋下嚴(yán)重隱患?；炷辽a(chǎn)技術(shù)人員、材料檢測人員應(yīng)清楚了解劣質(zhì)粉煤灰的辨別方法，并嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，務(wù)必將不合格的粉煤灰拒于工程之外，確保合格的建材產(chǎn)品用于建設(shè)工程。