異常粉煤灰原因分析和檢測方法探究

黃高峰

(健研檢測集團(tuán)有限公司,福建 廈門 361000)

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)。粉煤灰雖然能夠作為混凝土工程的關(guān)鍵材料,但是在實(shí)際應(yīng)用中卻發(fā)現(xiàn)粉煤灰氨味、膨脹等異常現(xiàn)象,從而使工程質(zhì)量受到極大影響。為了解決這一問題,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。

1 異常粉煤灰原因分析

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

在對(duì)異常粉煤灰的原因進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析時(shí),主要采用以下幾種材料：一是粉煤灰。本次實(shí)驗(yàn)的粉煤灰主要分為普通粉煤灰和異常粉煤灰。普通粉煤灰來自于三個(gè)不同的煤炭發(fā)電廠,分別標(biāo)記為F1、F2和F3,而異常粉煤灰來自于兩個(gè)不同的混凝土攪拌站,均散發(fā)強(qiáng)烈刺鼻的氨味,且在混凝土澆筑過程中發(fā)生冒泡現(xiàn)象,分別標(biāo)記為F4和F5；二是基準(zhǔn)水泥,主要選擇初凝時(shí)間為240分鐘,終凝時(shí)間為270分鐘,比表面積為350m2/kg,抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別為7.3～8.1MPa、40.1～49.5MPa的P·Ⅰ42.5級(jí)水泥。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)主要對(duì)GC/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》文件給予詳細(xì)參照,從而分析粉煤灰的燒失量、細(xì)度、活性指數(shù)和化學(xué)組成等內(nèi)容。

具體來看,粉煤灰的基本性能包括以下內(nèi)容：F1號(hào)粉煤灰的燒失量為1.0%,細(xì)度為11.2%,需水量為92%,安定性和放射性均為合格,強(qiáng)度活性指數(shù)為64%；F2號(hào)粉煤灰的燒失量為1.0%,細(xì)度為9.5%,需水量為90%,安定性和放射性均為合格,強(qiáng)度活性指數(shù)為77%；F3號(hào)粉煤灰的燒失量為0.2%,細(xì)度為19.2%,需水量為91%,安定性和放射性均為合格,強(qiáng)度活性指數(shù)為62%；F4號(hào)粉煤灰的燒失量為6.3%,細(xì)度為26.4%,需水量為98%,安定性和放射性均為合格,強(qiáng)度活性指數(shù)為64%；F5號(hào)粉煤灰的燒失量為6.0%,細(xì)度為41.3%,需水量為106%,安定性和放射性均為合格,強(qiáng)度活性指數(shù)為71%。

粉煤灰的化學(xué)成分包括以下幾部分：F1號(hào)粉煤灰的二氧化硅含量為48.27%,氧化鋁含量為30.75%,氧化鈣含量為4.94%,氧化鐵含量為8.12%,氧化鎂含量為2.53%,三氧化硫含量為0.35%,五氧化二磷含量為0.23%；F2號(hào)粉煤灰的化學(xué)成分含量依次為48.40%、33.25%、3.46%、3.78%、2.40%、0.25%和0.26%；F3號(hào)粉煤灰的化學(xué)成分含量分別為50.47%、25.53%、7.62%、5.27%、1.25%、0.50%和0.43%；F4號(hào)粉煤灰的化學(xué)成分含量分別為39.00%、23.02%、13.74%6.95%、1.72%、1.80%和1.63%；F5號(hào)粉煤灰的化學(xué)成分含量分別為41.05%、27.04%、11.89%、5.13%、1.83%、1.96%和0.98%。

1.3 結(jié)果分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的粉煤灰基本性能和化學(xué)組成可以看到,普通粉煤灰的燒失量、細(xì)度、活性指數(shù)和化學(xué)成分含量均達(dá)到GC/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的標(biāo)準(zhǔn)要求,而異常粉煤灰的燒失量、細(xì)度、活性指數(shù)普遍較高,二氧化硅和氧化鋁的含量偏低,三氧化硫、五氧化二磷等化學(xué)成分含量偏高,因此不符合粉煤灰質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

(1)氨味問題。與沒有氣味的普通粉煤灰相比,異常粉煤灰散發(fā)出刺激性氨味,這主要因?yàn)榉勖夯以陔姀S經(jīng)歷脫硝工藝,因此氨會(huì)殘留在粉煤灰中。現(xiàn)階段電力行業(yè)的發(fā)展水平不斷提升,因此燃煤發(fā)電廠的污染治理力度越來越大,由于在治理過程中會(huì)應(yīng)用到煙氣脫硝技術(shù),因此會(huì)應(yīng)用到尿素、氨成分的脫硝劑,而粉煤灰本身屬于多孔結(jié)構(gòu),因此會(huì)大量吸收催化反應(yīng)殘留的硫酸氫銨,從而導(dǎo)致氨氣問題發(fā)生。

(2)膨脹問題。普通粉煤灰與堿性溶液混合時(shí)不會(huì)發(fā)生膨脹反應(yīng),而異常粉煤灰的膨脹反應(yīng)非常明顯,這主要是因?yàn)楫惓７勖夯視?huì)在堿性溶液中散發(fā)爆燃性氣體,因此體積會(huì)發(fā)生顯著變化。導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的主要原因在于粉煤灰的采集運(yùn)輸過程,由于粉煤灰中混入大量垃圾焚燒后的殘?jiān)?因此會(huì)造成膠砂體積發(fā)生膨脹[1]。

2 異常粉煤灰檢測方法分析

2.1 氨味問題的檢測方法

在對(duì)異常粉煤灰的氨氣問題進(jìn)行檢測時(shí),主要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟：首先,檢驗(yàn)人員要嚴(yán)格將溫度控制在18℃～22℃之間,并且對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性進(jìn)行檢查；其次,檢驗(yàn)人員要定量稱取粉煤灰5.00g,并且準(zhǔn)備500mL的0.1mol/L氫氧化鈉溶液；第三,檢驗(yàn)人員要將二者分別加入錐形瓶和分液漏洞中,然后對(duì)測量管和平衡管的高度進(jìn)行調(diào)節(jié),使其與液面保持平衡,然后對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)V1進(jìn)行準(zhǔn)確記錄；第四,檢驗(yàn)人員要對(duì)分液漏洞的閥門進(jìn)行調(diào)整,從而使粉煤灰充分混合在氫氧化鈉溶液中,并用電磁攪拌器混合均勻；第五,檢驗(yàn)人員需要再次對(duì)測量管和平衡管的高度進(jìn)行調(diào)節(jié),從而保障與液面的一致性,再次準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)V2；第六,根據(jù)以下公式對(duì)單位氣體釋放量進(jìn)行計(jì)算：c=(V2-V1)/m。最終測量出普通粉煤灰的單位氣體釋放量均為0,而F4號(hào)異常粉煤灰的單位氣體釋放量為5.46mL/g,F5號(hào)異常粉煤灰的單位氣體釋放量為0.50mL/g。

2.2 膨脹問題的檢測方法

3 結(jié)論

綜上所述,針對(duì)異常粉煤灰原因及檢測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)量檢測方法給予深入分析。研究可得,不同類型的粉煤灰在應(yīng)用中具有不同效果,而經(jīng)過特殊處理的粉煤灰耐水粘結(jié)強(qiáng)度較高,能夠有效替代水泥作用,保障混凝土工程的質(zhì)量安全。