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異常粉煤灰原因及檢測(cè)方法
發(fā)布日期：2024-09-04 信息來(lái)源:
西部固廢研發(fā)事業(yè)部 作者：陳貝妮 瀏覽數(shù)：2010 分享到：
粉煤灰主要產(chǎn)生于燃煤發(fā)電廠，是煤炭燃燒后產(chǎn)生的廢棄物。為了使資源的利用率得到有效提升，粉煤灰被廣泛應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域，并且對(duì)提高施工質(zhì)量做出一定貢獻(xiàn)。但是在實(shí)際應(yīng)用中卻發(fā)現(xiàn)粉煤灰氨味嚴(yán)重、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度下降、開(kāi)裂等異?，F(xiàn)象，從而使工程質(zhì)量受到極大影響。為了解決這一問(wèn)題，必須對(duì)粉煤灰異常原因進(jìn)行分析，并且對(duì)粉煤灰質(zhì)量給予有效檢測(cè)。
一、異常粉煤灰的種類(lèi)
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(chǎng)上出現(xiàn)了摻假粉煤灰、含油粉煤灰、脫硝粉煤灰和固硫粉煤灰四類(lèi)異常粉煤灰。
（一）摻假粉煤灰
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(cè)，檢測(cè)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。
后果：混凝土和易性差，難泵送，后期強(qiáng)度難增長(zhǎng)，導(dǎo)致工程質(zhì)量得不到保障。
（二）含油粉煤灰
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(guò)程中添加重油等油性物質(zhì)以助燃。如果添加量過(guò)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)含油粉煤灰。
后果：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。
（三）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850℃～900℃溫度燃燒固硫后排出的飛灰。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，
后果：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(wèn)題
解決方法：顏色一般發(fā)紅的CFB固硫灰，同時(shí)對(duì)f-CaO等進(jìn)行檢測(cè)。
（四）脫硝粉煤灰
電廠在脫硝過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題，粉煤灰中含有的脫硝副產(chǎn)物NH4HSO4和(NH4)2SO4等含量較高時(shí)，形成非正常脫硝粉煤灰，并伴隨嚴(yán)重的氨味。
后果：粉煤灰中混入氨類(lèi)物質(zhì)后，遇水或堿性物質(zhì)可發(fā)生反應(yīng)，釋放氣體，用于混凝土中，則導(dǎo)致新拌混凝土氣泡產(chǎn)生。生產(chǎn)的混凝土就會(huì)出現(xiàn)和易性差、凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)、產(chǎn)生刺激性氣體、強(qiáng)度下降等。
二、異常粉煤灰檢測(cè)方法分析
（一）摻假粉煤灰檢測(cè)方法
檢測(cè)是否摻假粉煤灰，應(yīng)從源頭上檢測(cè)粉煤灰的核心物質(zhì)玻璃體，測(cè)試其火山灰活性。加強(qiáng)基本性能檢測(cè)。
鹽酸滴定法，粉煤灰不與鹽酸反應(yīng)，石灰石粉與鹽酸反應(yīng)劇烈且有大量CO2溢出。
圖1 粉煤灰+鹽酸澄清石灰水排水收集氣體
1．配制1 mol/L的鹽酸溶液，密封儲(chǔ)存；2．用分析電子天平在秤量紙上秤取粉煤灰樣品1g備用；
3．在50mL小燒杯中稱(chēng)取足量的鹽酸溶液，將稱(chēng)量好的粉煤灰倒入燒杯中，待無(wú)氣泡生成時(shí)，記錄反應(yīng)物質(zhì)量損失；為加快反應(yīng)速度，可放置在50～70℃水浴中進(jìn)行；
4．反應(yīng)物損失質(zhì)量即石灰石粉的質(zhì)量，約為生成的CO2的質(zhì)量。
微觀結(jié)構(gòu)檢測(cè)法，將粉煤灰樣品置于顯微鏡下觀測(cè)（采用100倍以上的顯微鏡），觀測(cè)樣品微觀形貌是否為玻璃微珠，檢驗(yàn)其是否摻有粉煤灰以外的物質(zhì)，如大量存在非玻璃微珠狀態(tài)物質(zhì)，則判定粉煤灰不合格。
圖2 正常粉煤灰 圖3 問(wèn)題粉煤灰
（二）含油粉煤灰檢測(cè)方法含油粉煤灰的檢測(cè)方法一般是取一定量粉煤灰樣品置于燒杯中，然后加入水?dāng)嚢瑁头勖夯以跀嚢韬蟊砻鏁?huì)出現(xiàn)一層黑色油狀物，顏色分層明顯。
與此同時(shí)，燒失量檢測(cè)方法也可行，但是比較費(fèi)時(shí)，用于車(chē)檢不太現(xiàn)實(shí)。
（三）CFB固硫灰檢測(cè)方法
與正常粉煤灰相比，CFB固硫灰的顏色一般發(fā)紅，從定性的角度可以通過(guò)顏色進(jìn)去區(qū)分，同時(shí)也可對(duì)f-CaO等進(jìn)行檢測(cè)進(jìn)行分辨。
（四）脫硝粉煤灰檢測(cè)方法
檢測(cè)是否為脫硝粉煤灰，可對(duì)樣品進(jìn)行進(jìn)行氨釋放量項(xiàng)目的測(cè)試（參照GB 18588-2001）。
圖4 粉煤灰在堿溶液中氣體釋放量測(cè)試裝置示意
1.控制試驗(yàn)溫度（20±2）℃，檢查裝置氣密性；2.定量稱(chēng)量 5.00 g粉煤灰m，0.1 mol/L 氫氧化鈉溶液500mL；
3.將粉煤灰加入錐形瓶中，氫氧化鈉溶液加入分液漏斗中，調(diào)整平衡管和測(cè)量管高度使二者液面高度處于同一水平，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄初始讀數(shù)V1；
4.轉(zhuǎn)動(dòng)分液漏斗閥門(mén)，將氫氧化鈉溶液和粉煤灰充分混合，開(kāi)動(dòng)電磁攪拌器緩慢攪拌；
5.定時(shí)調(diào)整平衡管和測(cè)量管高度使二者液面高度處于同一水平，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄終讀數(shù) V2。單位粉煤灰氣體釋放量c按c=（V2-V1）/m進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果精確至0.1 m L /g。正常粉煤灰單位氣體釋放量為0mL /g。通過(guò)單位氣體釋放量可以判定是否為脫硝粉煤灰。
（五）體積膨脹問(wèn)題檢測(cè)方法
普通粉煤灰不會(huì)在堿溶液中釋放氣體導(dǎo)致試塊膨脹，但在試驗(yàn)過(guò)程中異常粉煤灰制備的膠砂試塊體積明顯膨脹。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是兩類(lèi)：其一是若在堿溶液中釋放的無(wú)機(jī)氣體且具有爆燃性的為氫氣，由此倒推可知粉煤灰中可能含有單質(zhì)鋁，但是粉煤灰是在1400℃左右燒結(jié)而成，該溫度下單質(zhì)鋁會(huì)被氧化成 Al2O3，因此粉煤灰中單質(zhì)鋁的來(lái)源可能為粉煤灰收集和運(yùn)輸過(guò)程。單質(zhì)鋁與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)，生成可燃性的氫氣并放出熱量，由于該反應(yīng)有水參與，要消耗掉混凝土中的游離水，混凝土表現(xiàn)出坍落度損失較快；同時(shí)擴(kuò)散性極強(qiáng)的氫氣溢出至混凝土表面后，從混凝土表面泌水、養(yǎng)護(hù)水或浮漿中冒出。其二是將垃圾焚燒灰渣磨細(xì)后加入堿溶液中同樣產(chǎn)生爆燃性氣體、制備的膠砂體積膨脹，異常粉煤灰中摻入的其它組分可能為垃圾焚燒灰渣。
可采用豎向膨脹率來(lái)表征檢測(cè)粉煤灰的體積膨脹性。具體步驟如下：
圖5粉煤灰豎向膨脹率測(cè)試裝置示意
1.采用基準(zhǔn)水泥，粉煤灰摻量取 30%，固定水膠比 0.5，制備粉煤灰水泥凈漿；2.將質(zhì)量為（50±2）g的玻璃板置于 100 mm×100 mm×100 mm 試模上方中間位置，
3.漿料一次性從一側(cè)注滿(mǎn)試模，至另一側(cè)溢出并高于試模邊緣約 2 mm，成型過(guò)程應(yīng)在攪拌結(jié)束 3 min 內(nèi)完成；
4.用濕棉布覆蓋玻璃兩側(cè)的漿料；
5.把千分表測(cè)量頭垂直放在玻璃板中央，并安裝牢固。在 30 s內(nèi)讀取初始讀數(shù) h0；自加水?dāng)嚢杵鸱謩e于 1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h 讀取千分表讀數(shù) hi；
6.整個(gè)測(cè)試過(guò)程應(yīng)保持棉布濕潤(rùn)、裝置不得受震動(dòng)、成型養(yǎng)護(hù)溫度均為（20±2）℃。
粉煤灰豎向膨脹率按下式計(jì)算：
評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：正常粉煤灰粉別于 1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h豎向膨脹率均為0。
檢測(cè)粉煤灰銨根離子和金屬鋁含量超標(biāo)的步驟如下：
1.燒杯中加入水100 m L、氫氧化鈉5 g，充分溶解。
2.稱(chēng)取粉煤灰50g 倒入燒杯中，用玻璃棒攪拌至粉煤灰全部分散。
3.觀察5 min混合物的狀態(tài)。
評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：1.在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，若有大量的氣泡生成，則該批粉煤灰不合格。
2.如氣體伴有刺激性氣味，則可能產(chǎn)生的是氨氣，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于燒杯口處，觀察其是否變色并作記錄。
3.如氣體無(wú)刺激性氣味，則可能產(chǎn)生的氫氣，取小試管用向下排空氣法收集一試管氣體，用拇指堵住管口，接近火焰，松開(kāi)拇指，聽(tīng)是否有爆鳴聲并作記錄。
三、總結(jié)
綜上所述，針對(duì)異常粉煤灰原因及檢測(cè)方法的探究是非常必要的。現(xiàn)階段粉煤灰已經(jīng)在建筑工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是粉煤灰異常現(xiàn)象卻嚴(yán)重影響施工質(zhì)量，因此必須對(duì)異常原因及質(zhì)量檢測(cè)方法給予深入分析，以保障混凝土工程的質(zhì)量安全。
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