异常粉煤灰原因分析和检测方法探究

黄高峰

(健研检测集团有限公司,福建 厦门 361000)

粉煤灰主要产生于燃煤发电厂,是煤炭燃烧后产生的废弃物。为了使资源的利用率得到有效提升,粉煤灰被广泛应用于建筑工程领域,并且对提高施工质量做出一定贡献。粉煤灰虽然能够作为混凝土工程的关键材料,但是在实际应用中却发现粉煤灰氨味、膨胀等异常现象,从而使工程质量受到极大影响。为了解决这一问题,必须对粉煤灰异常原因进行分析,并且对粉煤灰质量给予有效检测。

1 异常粉煤灰原因分析

1.1 实验材料

在对异常粉煤灰的原因进行实验分析时,主要采用以下几种材料：一是粉煤灰。本次实验的粉煤灰主要分为普通粉煤灰和异常粉煤灰。普通粉煤灰来自于三个不同的煤炭发电厂,分别标记为F1、F2和F3,而异常粉煤灰来自于两个不同的混凝土搅拌站,均散发强烈刺鼻的氨味,且在混凝土浇筑过程中发生冒泡现象,分别标记为F4和F5；二是基准水泥,主要选择初凝时间为240分钟,终凝时间为270分钟,比表面积为350m2/kg,抗折强度和抗压强度分别为7.3～8.1MPa、40.1～49.5MPa的P·Ⅰ42.5级水泥。

1.2 实验方法

本次实验主要对GC/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》文件给予详细参照,从而分析粉煤灰的烧失量、细度、活性指数和化学组成等内容。

具体来看,粉煤灰的基本性能包括以下内容：F1号粉煤灰的烧失量为1.0%,细度为11.2%,需水量为92%,安定性和放射性均为合格,强度活性指数为64%；F2号粉煤灰的烧失量为1.0%,细度为9.5%,需水量为90%,安定性和放射性均为合格,强度活性指数为77%；F3号粉煤灰的烧失量为0.2%,细度为19.2%,需水量为91%,安定性和放射性均为合格,强度活性指数为62%；F4号粉煤灰的烧失量为6.3%,细度为26.4%,需水量为98%,安定性和放射性均为合格,强度活性指数为64%；F5号粉煤灰的烧失量为6.0%,细度为41.3%,需水量为106%,安定性和放射性均为合格,强度活性指数为71%。

粉煤灰的化学成分包括以下几部分：F1号粉煤灰的二氧化硅含量为48.27%,氧化铝含量为30.75%,氧化钙含量为4.94%,氧化铁含量为8.12%,氧化镁含量为2.53%,三氧化硫含量为0.35%,五氧化二磷含量为0.23%；F2号粉煤灰的化学成分含量依次为48.40%、33.25%、3.46%、3.78%、2.40%、0.25%和0.26%；F3号粉煤灰的化学成分含量分别为50.47%、25.53%、7.62%、5.27%、1.25%、0.50%和0.43%；F4号粉煤灰的化学成分含量分别为39.00%、23.02%、13.74%6.95%、1.72%、1.80%和1.63%；F5号粉煤灰的化学成分含量分别为41.05%、27.04%、11.89%、5.13%、1.83%、1.96%和0.98%。

1.3 结果分析

根据实验得出的粉煤灰基本性能和化学组成可以看到,普通粉煤灰的烧失量、细度、活性指数和化学成分含量均达到GC/T 1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的标准要求,而异常粉煤灰的烧失量、细度、活性指数普遍较高,二氧化硅和氧化铝的含量偏低,三氧化硫、五氧化二磷等化学成分含量偏高,因此不符合粉煤灰质量标准要求。

(1)氨味问题。与没有气味的普通粉煤灰相比,异常粉煤灰散发出刺激性氨味,这主要因为粉煤灰在电厂经历脱硝工艺,因此氨会残留在粉煤灰中。现阶段电力行业的发展水平不断提升,因此燃煤发电厂的污染治理力度越来越大,由于在治理过程中会应用到烟气脱硝技术,因此会应用到尿素、氨成分的脱硝剂,而粉煤灰本身属于多孔结构,因此会大量吸收催化反应残留的硫酸氢铵,从而导致氨气问题发生。

(2)膨胀问题。普通粉煤灰与碱性溶液混合时不会发生膨胀反应,而异常粉煤灰的膨胀反应非常明显,这主要是因为异常粉煤灰会在碱性溶液中散发爆燃性气体,因此体积会发生显著变化。导致这一现象发生的主要原因在于粉煤灰的采集运输过程,由于粉煤灰中混入大量垃圾焚烧后的残渣,因此会造成胶砂体积发生膨胀[1]。

2 异常粉煤灰检测方法分析

2.1 氨味问题的检测方法

在对异常粉煤灰的氨气问题进行检测时,主要经历以下几个步骤：首先,检验人员要严格将温度控制在18℃～22℃之间,并且对实验装置的气密性进行检查；其次,检验人员要定量称取粉煤灰5.00g,并且准备500mL的0.1mol/L氢氧化钠溶液；第三,检验人员要将二者分别加入锥形瓶和分液漏洞中,然后对测量管和平衡管的高度进行调节,使其与液面保持平衡,然后对计量数据V1进行准确记录；第四,检验人员要对分液漏洞的阀门进行调整,从而使粉煤灰充分混合在氢氧化钠溶液中,并用电磁搅拌器混合均匀；第五,检验人员需要再次对测量管和平衡管的高度进行调节,从而保障与液面的一致性,再次准确读取数据V2；第六,根据以下公式对单位气体释放量进行计算：c=(V2-V1)/m。最终测量出普通粉煤灰的单位气体释放量均为0,而F4号异常粉煤灰的单位气体释放量为5.46mL/g,F5号异常粉煤灰的单位气体释放量为0.50mL/g。

2.2 膨胀问题的检测方法

3 结论

综上所述,针对异常粉煤灰原因及检测方法的探究是非常必要的。现阶段粉煤灰已经在建筑工程领域得到广泛应用,但是粉煤灰异常现象却严重影响施工质量,因此必须对异常原因及质量检测方法给予深入分析。研究可得,不同类型的粉煤灰在应用中具有不同效果,而经过特殊处理的粉煤灰耐水粘结强度较高,能够有效替代水泥作用,保障混凝土工程的质量安全。