用于混凝土中的粉煤灰及常见问题

用于混凝土中的粉煤灰及常见问题
前言众所周知，粉煤灰是电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末，是现代高性能混凝土的重要掺和料之一。

粉煤灰掺入混凝土不仅可降低成本，减少环境污染，改善混凝土的拌合物性能，而且能使混凝土获得干缩性小、抗渗性好等一系列优良性能。

鉴于粉煤灰的多种优点，粉煤灰被大量地、广泛地应用于混凝土生产中，导致粉煤灰的需求量日益增加。

由于粉煤灰货源分布不均匀，利用率有限，许多地区的优质粉煤灰明显供不应求，供需矛盾日渐加剧。

因供需矛盾加剧及现行行业标准的不足，导致市场上出现了许多劣质粉煤灰。

另外，随着现代生产工艺的改变，粉煤灰的种类趋于多样化，现有研究却相对薄弱，导致粉煤灰应用于混凝土时出现了一定的未知性。

劣质粉煤灰或具有未知性能的粉煤灰掺入混凝土中，不仅不能使混凝土获得应有的优良性能，甚至严重威胁混凝土的质量和使用寿命。

1 掺假粉煤灰优质的粉煤灰掺入混凝土可明显地改善混凝土的和易性，当粉煤灰掺量大于胶材总量的5%～10%时，效果极为明显。

现今在混凝土实际生产中，粉煤灰掺量往往达到20%，有的甚至高达30%，但混凝土的和易性却不尽人意。

抽取原材料进行检测时，发现粉煤灰的检测结果经常不满足标准要求或者与验收时的结果相差甚远。

现
以某公司所用Ⅱ级粉煤灰进场及抽样常规检测结果进行对比，见表1。

出现这种情况的最大原因就是粉煤灰供货厂家为谋求利益而以次充好，甚至掺假。

粉煤灰进场验收时，检测结果符合要求的原因主要是检测的样品是供货厂家提前准备好的合格样品或是在易取样部位装入合格粉煤灰。

有些公司由于人员配备或节省成本等原因不能做到车检或抽检，就导致许多劣质粉煤灰被用于混凝土生产中。

结果不仅没有起到应有的作用，反而给混凝土的质量埋下了隐患。

由于现行行业标准的局限性以及混凝土公司常规试验的局限性，很难判断粉煤灰的优劣。

某些劣质粉煤灰或假粉煤灰的检验指标往往能满足检验标准，但其性能却低于优质粉煤灰应有的性能，甚至不具备优质粉煤灰应有的性能。

如大家比较熟悉的，有些厂家将煤矸石等固体废弃物进行粉磨后充当粉煤灰。

煤矸石粉作为“非常规粉煤灰”按照现行粉煤灰标准进行检测，检测结果符合指标要求，但其真实性能最多与低品质粉煤灰持平。

如何快速有效地判别粉煤灰的优劣成为目前混凝土行业面临的一道难题。

截至目前，许多混凝土公司都发现粉煤灰供货厂家有掺假行为，这个问题应引起大家足够的重视。

针对上述情况，除了呼吁相关部门尽快出台具有针对性的检测标准外，混凝土公司也应采取相应措施避免其蒙混过关。

以某混凝土公司验收粉煤灰为例，其采取的措施包括：（1）与
供货厂家签订诚信及处罚条例，给其敲响警钟。

（2）安排专职取样人员，严禁送货人员取样或使用其提供的样品。

（3）取样须具有代表性，能反映整车大致情况。

（4）加大抽样频次，增加样品数量，取多次检测结果作对比。

如果发现检测结果不合格或检测结果数据相差较大，坚决作退货处理。

2 含油粉煤灰混凝土公司大多数使用的粉煤灰颜色与水泥相近，多呈灰色；也有部分粉煤灰颜色较深呈灰黑色，这种粉煤灰一般细度较细或含碳量较高。

但总会发现一些深颜色的粉煤灰检测结果与常理不符，如某公司某批次灰黑色Ⅱ级粉煤灰检测结果见表2。

通过表2看出，此粉煤灰细度临近技术指标值，含碳量也不高。

但是其颜色较深且试验过程中黑色粉末状颗粒明显。

该粉煤灰进行筛余分析时，筛余中会有一些黑色粉末。

需水量比试验过程中，在跳桌完成跳动后，胶砂表层浮有一层黑色物质。

而且，这样的粉煤灰用于混凝土生产后，混凝土浆体表面也会呈现灰黑色，振捣后更为明显。

此现象已在多家混凝土公司出现，而出现此现象的原因应该是粉煤灰中吸附了一定量的油分。

电厂出于提高燃煤效率或辅助劣质煤燃烧等原因，在燃煤过程中添加重油等油性物质以助燃。

如果添加量过大或燃烧不充分，粉煤灰内便会吸附一部分油分，因此便出现上述情况的粉煤灰。

混凝土中混入油性物质会影响混凝土中的胶骨粘结，界面作用力减弱，
最终影响混凝土的强度及耐久性。

根据混凝土浇筑后的跟踪观察，我们发现掺入此种粉煤灰的混凝土会出现一定程度上的色差，强度方面没有明显变化。

虽然此种粉煤灰并未引起工程质量事故，其最终对混凝土强度及耐久性的影响有多大也无法确定，但我们仍需谨慎对待。

在日常工作中，检测烧失量比较费时，用于车检不太现实。

如果发现颜色较深的粉煤灰，我们可以采用一个简便方法进行判别：取一定量粉煤灰样品置于烧杯中，然后加入水搅拌，含油粉煤灰在搅拌后表面会出现一层黑色油状物，颜色分层明显。

如果发现其为含油粉煤灰，各混凝土公司应根据工程要求、仓储、供应及公司要求等实际情况决定其去留。

3 脱硝粉煤灰近年来，许多混凝土公司发现生产的混凝土出现刺鼻的氨味，而且在验收粉煤灰时进行需水量比试验也常伴有刺鼻的氨味。

出现氨味的混凝土有时候还伴有凝结时间延长或涨模等现象，有的甚至因含气量过高而造成混凝土强度大幅度下降，从而导致严重的工程质量事故。

上述现象出现的原因主要是混凝土中掺入的脱硝粉煤灰。

脱硝作为节能减排的一项重要指标，许多燃煤电厂都增加了脱硝装置，所以近年来脱硝粉煤灰量有所增加。

正常情况下的脱硝粉煤灰与传统粉煤灰没有明显的区别，应用于混凝土中也不会对混凝土性能产生较大的不利影响。

但当脱硝过程出现问题，粉煤灰中含有的脱硝副产物
NH4HSO4和(NH4)2SO4含量较高时，生产的混凝土就会出现凝结时间延长、产生刺激性气体、强度下降等问题[1]。

如某工程使用了掺入非正常脱硝粉煤灰的混凝土，结果混凝土出现了和易性差、凝结时间长、强度降低等问题，导致拆模后混凝土结构出现严重缺陷，如图1所示。

混凝土公司一般不能对粉煤灰中的元素含量进行测定，而且对混凝土造成严重影响的副产物限值也无依据可循，这导致很难判断进场的脱硝粉煤灰可否安全地应用于混凝土生产。

如果生产的混凝土有质量问题，通常在生产或浇筑完成后才能发现，往往就会带来巨大的经济损失甚至严重的质量事故。

为了避免重大事故的发生，我们应在粉煤灰的生产、验收及使用过程中寻求新的应对方式方法。

作为混凝土人，我们呼吁脱硝粉煤灰生产工艺需要进一步完善并寻求新的检测方法，同时采取以下措施来辨别和使用脱硝粉煤灰：（1）脱硝粉煤灰加入热水中或与水泥掺和搅拌后往往会出现刺激性的氨气味，这可作为一项简单的判别依据。

（2）验收和使用过程中积累经验和数据。

对于脱硝粉煤灰检测数据及试验过程中出现的现象进行记录，结合混凝土生产状况时常进行对比，以便及时发现问题。

（3）增加混凝土监测频率，如含气量测定、凝结时间测定等。

4 CFB固硫灰CFB固硫灰是指含硫煤与脱硫剂按一定比例混合后在流化床锅炉850℃～900℃温度燃烧固硫后排出的飞
灰。

CFB固硫灰不同于传统的煤粉炉粉煤灰，由于燃煤工艺的不同，两者在矿物组成、物理性质等方面都有较大的差异。

传统粉煤灰所含结晶相物质中莫来石占很大比例，莫来石是由黏土中的高岭石在1000℃以上的高温中形成，其含量与煤种有关。

而在流化床锅炉工艺中，黏土中的高岭石以偏高岭石的形式存在。

而且，CFB固硫灰中由于固硫剂的掺入会含有脱硫产物CaSO4、CaSO3及固硫剂残留产生的f-CaO等物质。

上述物质的存在使得CFB固硫灰不论是物理特性还是火山灰活性，都与传统粉煤灰有较大差别，应用于混凝土中会出现与外加剂适应性差、需水量大、和易性及体积稳定性都比较差等问题[2]。

CFB固硫灰应用于混凝土的技术相对于传统粉煤灰来说还不够成熟，易对混凝土造成各种不利影响。

鉴于上述原因，供货厂家一般不会向混凝土公司供应固硫灰。

但供货厂家在货源不足等情况下难保不会将其掺入传统粉煤灰中，对此也应保持警惕。

对于CFB固硫灰的判别，目前还没有简单易行的方法。

颜色一般发红的CFB固硫灰，比较容易辨别。

但因含碳量的不同或煤种的不同，也可能与传统粉煤灰颜色相近，这就要求我们在应用时勤观察，多发现，以经验弥补检测手段的不足。

结论粉煤灰作为现代混凝土胶结材料中不可缺少的材料之一，市场需求日益增长，导致大量以次充好的粉煤灰流入市场。

随着生产工艺的改变，粉煤灰的
种类日益增多，且掺和料本身性质也发生了一定的变化，对混凝土性能产生一定的影响。

对于粉煤灰种类的增加和性质的变化，有关的基础研究却相对薄弱，缺乏指导性研究成果。

鉴于上述情况，作者在此建议：（1）针对粉煤灰生产工艺的改变及其性质的变化，应加快研究的步伐，推出具有指导性意义的研究成果。

（2）针对现有粉煤灰种类的多样性，积极寻求新的检测方法，制定新的技术规范及应用标准。

（3）针对粉煤灰市场的供需量，探索新的可替代材料。

参考文献：[1] 王子仪,王智,等.脱硝对粉煤灰作为矿物掺合料性能的影响[J].硅酸盐学报,2016,35(3):884～890.[2] 宋远明,钱觉时,王智,等.固硫灰渣的微观结构与火山灰反应特性[J].硅酸盐学报,2006,34(12):1542～1546.。