用于混凝土中的粉煤灰及常見問題

前言

衆所周知，粉煤灰是電廠煤粉爐煙道氣體中收集的粉末，是現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，減少環境污染，改善混凝土的拌合物性能，而且能使混凝土獲得幹縮性小、抗滲性好等一系列優良性能。鑒于粉煤灰的多種優點，粉煤灰被大量地、廣泛地應用于混凝土生産中，導緻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，許多地區的優質粉煤灰明顯供不應求，供需矛盾日漸加劇。

因供需矛盾加劇及現行行業标準的不足，導緻市場上出現了許多劣質粉煤灰。另外，随着現代生産工藝的改變，粉煤灰的種類趨于多樣化，現有研究卻相對薄弱，導緻粉煤灰應用于混凝土時出現了一定的未知性。劣質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有的優良性能，甚至嚴重威脅混凝土的質量和使用壽命。

1 摻假粉煤灰

優質的粉煤灰摻入混凝土可明顯地改善混凝土的和易性，當粉煤灰摻量大于膠材總量的5%～10%時，效果極為明顯。現今在混凝土實際生産中，粉煤灰摻量往往達到20%，有的甚至高達30%，但混凝土的和易性卻不盡人意。抽取原材料進行檢測時，發現粉煤灰的檢測結果經常不滿足标準要求或者與驗收時的結果相差甚遠。現以某公司所用Ⅱ級粉煤灰進場及抽樣常規檢測結果進行對比，見表1。

出現這種情況的最大原因就是粉煤灰供貨廠家為謀求利益而以次充好，甚至摻假。粉煤灰進場驗收時，檢測結果符合要求的原因主要是檢測的樣品是供貨廠家提前準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省成本等原因不能做到車檢或抽檢，就導緻許多劣質粉煤灰被用于混凝土生産中。結果不僅沒有起到應有的作用，反而給混凝土的質量埋下了隐患。

由于現行行業标準的局限性以及混凝土公司常規試驗的局限性，很難判斷粉煤灰的優劣。某些劣質粉煤灰或假粉煤灰的檢驗指标往往能滿足檢驗标準，但其性能卻低于優質粉煤灰應有的性能，甚至不具備優質粉煤灰應有的性能。如大家比較熟悉的，有些廠家将煤矸石等固體廢棄物進行粉磨後充當粉煤灰。煤矸石粉作為“非常規粉煤灰”按照現行粉煤灰标準進行檢測，檢測結果符合指标要求，但其真實性能最多與低品質粉煤灰持平。

如何快速有效地判别粉煤灰的優劣成為目前混凝土行業面臨的一道難題。截至目前，許多混凝土公司都發現粉煤灰供貨廠家有摻假行為，這個問題應引起大家足夠的重視。針對上述情況，除了呼籲相關部門盡快出台具有針對性的檢測标準外，混凝土公司也應采取相應措施避免其蒙混過關。以某混凝土公司驗收粉煤灰為例，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，能反映整車大緻情況。

（4）加大抽樣頻次，增加樣品數量，取多次檢測結果作對比。如果發現檢測結果不合格或檢測結果數據相差較大，堅決作退貨處理。

2 含油粉煤灰

混凝土公司大多數使用的粉煤灰顔色與水泥相近，多呈灰色；也有部分粉煤灰顔色較深呈灰黑色，這種粉煤灰一般細度較細或含碳量較高。但總會發現一些深顔色的粉煤灰檢測結果與常理不符，如某公司某批次灰黑色Ⅱ級粉煤灰檢測結果見表2。

通過表 2看出，此粉煤灰細度臨近技術指标值，含碳量也不高。但是其顔色較深且試驗過程中黑色粉末狀顆粒明顯。該粉煤灰進行篩餘分析時，篩餘中會有一些黑色粉末。需水量比試驗過程中，在跳桌完成跳動後，膠砂表層浮有一層黑色物質。而且，這樣的粉煤灰用于混凝土生産後，混凝土漿體表面也會呈現灰黑色，振搗後更為明顯。此現象已在多家混凝土公司出現，而出現此現象的原因應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煤燃燒等原因，在燃煤過程中添加重油等油性物質以助燃。如果添加量過大或燃燒不充分，粉煤灰内便會吸附一部分油分，因此便出現上述情況的粉煤灰。

混凝土中混入油性物質會影響混凝土中的膠骨粘結，界面作用力減弱，最終影響混凝土的強度及耐久性。根據混凝土澆築後的跟蹤觀察，我們發現摻入此種粉煤灰的混凝土會出現一定程度上的色差，強度方面沒有明顯變化。雖然此種粉煤灰并未引起工程質量事故，其最終對混凝土強度及耐久性的影響有多大也無法确定，但我們仍需謹慎對待。

在日常工作中，檢測燒失量比較費時，用于車檢不太現實。如果發現顔色較深的粉煤灰，我們可以采用一個簡便方法進行判别：取一定量粉煤灰樣品置于燒杯中，然後加入水攪拌，含油粉煤灰在攪拌後表面會出現一層黑色油狀物，顔色分層明顯。如果發現其為含油粉煤灰，各混凝土公司應根據工程要求、倉儲、供應及公司要求等實際情況決定其去留。

3 脫硝粉煤灰

近年來，許多混凝土公司發現生産的混凝土出現刺鼻的氨味，而且在驗收粉煤灰時進行需水量比試驗也常伴有刺鼻的氨味。出現氨味的混凝土有時候還伴有凝結時間延長或漲模等現象，有的甚至因含氣量過高而造成混凝土強度大幅度下降，從而導緻嚴重的工程質量事故。

上述現象出現的原因主要是混凝土中摻入的脫硝粉煤灰。脫硝作為節能減排的一項重要指标，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粉煤灰沒有明顯的區别，應用于混凝土中也不會對混凝土性能産生較大的不利影響。但當脫硝過程出現問題，粉煤灰中含有的脫硝副産物NH₄HSO₄和(NH₄)₂SO₄含量較高時，生産的混凝土就會出現凝結時間延長、産生刺激性氣體、強度下降等問題^[1]。如某工程使用了摻入非正常脫硝粉煤灰的混凝土，結果混凝土出現了和易性差、凝結時間長、強度降低等問題，導緻拆模後混凝土結構出現嚴重缺陷，如圖1所示。

混凝土公司一般不能對粉煤灰中的元素含量進行測定，而且對混凝土造成嚴重影響的副産物限值也無依據可循，這導緻很難判斷進場的脫硝粉煤灰可否安全地應用于混凝土生産。如果生産的混凝土有質量問題，通常在生産或澆築完成後才能發現，往往就會帶來巨大的經濟損失甚至嚴重的質量事故。為了避免重大事故的發生，我們應在粉煤灰的生産、驗收及使用過程中尋求新的應對方式方法。作為混凝土人，我們呼籲脫硝粉煤灰生産工藝需要進一步完善并尋求新的檢測方法，同時采取以下措施來辨别和使用脫硝粉煤灰：

（1）脫硝粉煤灰加入熱水中或與水泥摻和攪拌後往往會出現刺激性的氨氣味，這可作為一項簡單的判别依據。

（2）驗收和使用過程中積累經驗和數據。對于脫硝粉煤灰檢測數據及試驗過程中出現的現象進行記錄，結合混凝土生産狀況時常進行對比，以便及時發現問題。

（3）增加混凝土監測頻率，如含氣量測定、凝結時間測定等。

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後在流化床鍋爐850℃～900℃溫度燃燒固硫後排出的飛灰。CFB固硫灰不同于傳統的煤粉爐粉煤灰，由于燃煤工藝的不同，兩者在礦物組成、物理性質等方面都有較大的差異。傳統粉煤灰所含結晶相物質中莫來石占很大比例，莫來石是由黏土中的高嶺石在1000℃以上的高溫中形成，其含量與煤種有關。而在流化床鍋爐工藝中，黏土中的高嶺石以偏高嶺石的形式存在。而且，CFB固硫灰中由于固硫劑的摻入會含有脫硫産物CaSO₄、CaSO₃及固硫劑殘留産生的f-CaO等物質。上述物質的存在使得CFB固硫灰不論是物理特性還是火山灰活性，都與傳統粉煤灰有較大差别，應用于混凝土中會出現與外加劑适應性差、需水量大、和易性及體積穩定性都比較差等問題^[2]。

CFB固硫灰應用于混凝土的技術相對于傳統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，供貨廠家一般不會向混凝土公司供應固硫灰。但供貨廠家在貨源不足等情況下難保不會将其摻入傳統粉煤灰中，對此也應保持警惕。對于CFB固硫灰的判别，目前還沒有簡單易行的方法。顔色一般發紅的CFB固硫灰，比較容易辨别。但因含碳量的不同或煤種的不同，也可能與傳統粉煤灰顔色相近，這就要求我們在應用時勤觀察，多發現，以經驗彌補檢測手段的不足。

結論

粉煤灰作為現代混凝土膠結材料中不可缺少的材料之一，市場需求日益增長，導緻大量以次充好的粉煤灰流入市場。随着生産工藝的改變，粉煤灰的種類日益增多，且摻和料本身性質也發生了一定的變化，對混凝土性能産生一定的影響。對于粉煤灰種類的增加和性質的變化，有關的基礎研究卻相對薄弱，缺乏指導性研究成果。鑒于上述情況，作者在此建議：

（1）針對粉煤灰生産工藝的改變及其性質的變化，應加快研究的步伐，推出具有指導性意義的研究成果。

（2）針對現有粉煤灰種類的多樣性，積極尋求新的檢測方法，制定新的技術規範及應用标準。

（3）針對粉煤灰市場的供需量，探索新的可替代材料。

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