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異常粉煤灰原因及檢測方法
發(fā)布日期：2024-09-04 信息來源:
西部固廢研發(fā)事業(yè)部 作者：陳貝妮 瀏覽數：689 分享到：
粉煤灰主要產生于燃煤發(fā)電廠，是煤炭燃燒后產生的廢棄物。為了使資源的利用率得到有效提升，粉煤灰被廣泛應用于建筑工程領域，并且對提高施工質量做出一定貢獻。但是在實際應用中卻發(fā)現粉煤灰氨味嚴重、凝結時間長、強度下降、開裂等異?，F象，從而使工程質量受到極大影響。為了解決這一問題，必須對粉煤灰異常原因進行分析，并且對粉煤灰質量給予有效檢測。
一、異常粉煤灰的種類
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(yè)標準的不足，導致市場上出現了摻假粉煤灰、含油粉煤灰、脫硝粉煤灰和固硫粉煤灰四類異常粉煤灰。
（一）摻假粉煤灰
將煤矸石等固體廢棄物進行粉磨后充當粉煤灰。煤矸石粉作為“非常規(guī)粉煤灰”按照現行粉煤灰標準進行檢測，檢測結果符合指標要求，但其真實性能最多與低品質粉煤灰持平。
后果：混凝土和易性差，難泵送，后期強度難增長，導致工程質量得不到保障。
（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，粉煤灰內便會吸附一部分油分，因此便出現含油粉煤灰。
后果：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。
（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含有脫硫產物CaSO4、CaSO3及固硫劑殘留產生的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(tǒng)粉煤灰有較大差別，
后果：應用于混凝土中會出現與外加劑適應性差、需水量大、和易性及體積穩(wěn)定性都比較差等問題
解決方法：顏色一般發(fā)紅的CFB固硫灰，同時對f-CaO等進行檢測。
（四）脫硝粉煤灰
電廠在脫硝過程出現問題，粉煤灰中含有的脫硝副產物NH4HSO4和(NH4)2SO4等含量較高時，形成非正常脫硝粉煤灰，并伴隨嚴重的氨味。
后果：粉煤灰中混入氨類物質后，遇水或堿性物質可發(fā)生反應，釋放氣體，用于混凝土中，則導致新拌混凝土氣泡產生。生產的混凝土就會出現和易性差、凝結時間延長、產生刺激性氣體、強度下降等。
二、異常粉煤灰檢測方法分析
（一）摻假粉煤灰檢測方法
檢測是否摻假粉煤灰，應從源頭上檢測粉煤灰的核心物質玻璃體，測試其火山灰活性。加強基本性能檢測。
鹽酸滴定法，粉煤灰不與鹽酸反應，石灰石粉與鹽酸反應劇烈且有大量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小燒杯中稱取足量的鹽酸溶液，將稱量好的粉煤灰倒入燒杯中，待無氣泡生成時，記錄反應物質量損失；為加快反應速度，可放置在50～70℃水浴中進行；
4．反應物損失質量即石灰石粉的質量，約為生成的CO2的質量。
微觀結構檢測法，將粉煤灰樣品置于顯微鏡下觀測（采用100倍以上的顯微鏡），觀測樣品微觀形貌是否為玻璃微珠，檢驗其是否摻有粉煤灰以外的物質，如大量存在非玻璃微珠狀態(tài)物質，則判定粉煤灰不合格。
圖2 正常粉煤灰 圖3 問題粉煤灰
（二）含油粉煤灰檢測方法含油粉煤灰的檢測方法一般是取一定量粉煤灰樣品置于燒杯中，然后加入水攪拌，含油粉煤灰在攪拌后表面會出現一層黑色油狀物，顏色分層明顯。
與此同時，燒失量檢測方法也可行，但是比較費時，用于車檢不太現實。
（三）CFB固硫灰檢測方法
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顏色進去區(qū)分，同時也可對f-CaO等進行檢測進行分辨。
（四）脫硝粉煤灰檢測方法
檢測是否為脫硝粉煤灰，可對樣品進行進行氨釋放量項目的測試（參照GB 18588-2001）。
圖4 粉煤灰在堿溶液中氣體釋放量測試裝置示意
1.控制試驗溫度（20±2）℃，檢查裝置氣密性；2.定量稱量 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，調整平衡管和測量管高度使二者液面高度處于同一水平，待讀數穩(wěn)定后記錄初始讀數V1；
4.轉動分液漏斗閥門，將氫氧化鈉溶液和粉煤灰充分混合，開動電磁攪拌器緩慢攪拌；
5.定時調整平衡管和測量管高度使二者液面高度處于同一水平，待讀數穩(wěn)定后記錄終讀數 V2。單位粉煤灰氣體釋放量c按c=（V2-V1）/m進行計算，結果精確至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）體積膨脹問題檢測方法
普通粉煤灰不會在堿溶液中釋放氣體導致試塊膨脹，但在試驗過程中異常粉煤灰制備的膠砂試塊體積明顯膨脹。產生這種現象的原因主要是兩類：其一是若在堿溶液中釋放的無機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鋁，但是粉煤灰是在1400℃左右燒結而成，該溫度下單質鋁會被氧化成 Al2O3，因此粉煤灰中單質鋁的來源可能為粉煤灰收集和運輸過程。單質鋁與強堿發(fā)生反應，生成可燃性的氫氣并放出熱量，由于該反應有水參與，要消耗掉混凝土中的游離水，混凝土表現出坍落度損失較快；同時擴散性極強的氫氣溢出至混凝土表面后，從混凝土表面泌水、養(yǎng)護水或浮漿中冒出。其二是將垃圾焚燒灰渣磨細后加入堿溶液中同樣產生爆燃性氣體、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表征檢測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試裝置示意
1.采用基準水泥，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.漿料一次性從一側注滿試模，至另一側溢出并高于試模邊緣約 2 mm，成型過程應在攪拌結束 3 min 內完成；
4.用濕棉布覆蓋玻璃兩側的漿料；
5.把千分表測量頭垂直放在玻璃板中央，并安裝牢固。在 30 s內讀取初始讀數 h0；自加水攪拌起分別于 1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h 讀取千分表讀數 hi；
6.整個測試過程應保持棉布濕潤、裝置不得受震動、成型養(yǎng)護溫度均為（20±2）℃。
粉煤灰豎向膨脹率按下式計算：
評定標準：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。
檢測粉煤灰銨根離子和金屬鋁含量超標的步驟如下：
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)。
評定標準：1.在規(guī)定的時間內，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，則可能產生的是氨氣，將濕潤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.如氣體無刺激性氣味，則可能產生的氫氣，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，松開拇指，聽是否有爆鳴聲并作記錄。
三、總結
綜上所述，針對異常粉煤灰原因及檢測方法的探究是非常必要的?，F階段粉煤灰已經在建筑工程領域得到廣泛應用，但是粉煤灰異?，F象卻嚴重影響施工質量，因此必須對異常原因及質量檢測方法給予深入分析，以保障混凝土工程的質量安全。
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