粉煤灰应用及质量检测

粉煤灰应用及质量检测

郭军辉勾鹏鹏

武汉永立鼎泰工程检测有限公司

摘要：粉煤灰是工业废料回收再利用的主要原料,它普遍应用在建筑领域中的许多方面,比如基础房屋建设,公路桥涵,大型水运工程等相关领域，已经是工程原材料当中不可或缺的组成部分。由于近年国家对节能减排环保问题的抓紧落实,使得资源开采得到极大的遏制,对建筑业原材的单价产生了一定的影响,节能减排、使用绿色建材成为了未来的趋势和发展方向,对粉煤灰的研究和利用已越来越得到重视。本文通过对粉煤灰的原理分析和实际应用中遇见的问题,通过显微镜观测不同检测方法,初步分析了粉煤灰在应用的选择原则和质量控制手段。

关键词：形态效应；玻璃球状；质量控制

1粉煤灰的应用现状

1.1生产情况

粉煤灰是指燃煤电厂和煤矸石燃烧之后的产物。粉煤灰的产量非常大，通常一吨原煤就会产生0.5吨粉煤灰。据统计2017年底中国的粉煤灰产量已经高达6.68亿吨。同比增长4.7%，产量高居世界第一。

目前,粉煤灰主要应用于包括水泥、混凝土和其他建筑材料的生产，建筑工程，改善土壤，回填，生物复合肥料的生产等；涉及建筑材料、冶金行业、化学化工、农业等领域应用，出现了一批专业的粉煤灰综合利用企业。

用于生产水泥掺合料的粉煤灰占总利用量的约38％，用于混凝土外掺料的量约为粉煤灰的综合利用率的26%。即便是这样，我国的粉煤灰利用率跟发达国家相比还有存在很大的差距，需要我们在实际应用中多学习应用技巧。

2发展前景预测

目前中国正在改变电力和能源结构，但中国是一个煤炭生产大国，将煤炭作为电力生产的基本燃料，以煤炭作为燃料的基本能源还得持续一段时间，随着国家发展的需要，电力需求量不断增长，电力能源致使的粉煤灰产量仍然会保持增长的趋势。

3粉煤灰在混凝土中的作用

粉煤灰在混凝土中的主要作用表现在以下几个方面:

3.1微集料致密填充和颗粒形态效应

粉煤灰中主要是由电厂收集的飞灰，形成的大量玻璃珠，能够起到滚珠润滑作用。另一方面，目前国内的水泥比表面积一般控制在300-350，粉煤灰的比表面积一般在350-400左右。这样粉煤灰颗粒可以很好的和水泥颗粒形成良好的级配构成，改善胶凝材料体系的级配。

粉煤灰颗粒均匀分散在混凝土中，不吸收大量水分，起到滚珠润滑的作用，而且与水泥颗粒构成合理的微观级配，形成良好的混合级配，能够减少用水量。物理分散水泥颗粒，使其更均匀的分布。当混凝土水胶比相对较较低时，化合反应慢的粉煤灰能够为混凝土体系提供一定的水分，使水泥化合反应更加充分。它不光能够影响系统的堆积状态，增加堆积密度，并具有减少水的作用，使新拌混凝土具有良好的可加工性和工作性能，并且硬化混凝土的微观结构更均匀和密实。

此外，粉煤灰颗粒填充混凝土水泥空隙并包裹以形成润滑层。由于粉煤灰的表观密度仅为水泥的约2/3，并且颗粒形状良好（优质粉煤灰含有大量玻璃珠）。因此，它可以更密集地填充，特别是在水泥较少的混凝土中，不会发生离析泌水现象，可施工性和收面性能良好，并且抵抗渗透和抗冻性良好。

3.2交互作用和活性效应

在显微镜下观察粉煤灰是一种玻璃状的微小球状颗粒化学组成主要是由氧化硅和氧化钙及其它的碳和化合物。粉煤灰和集料周围的水化反应生成的Ca(OH)2反应生成胶凝物质（与水泥中硅酸盐的水化产物相同）可以提高混凝土的水化反应速度。

粉煤灰扫描电镜图

水泥和粉煤灰之间的化学物质性质以及分子结构都不相同，因此他们之间在水化作用下发生化学、物理的交互作用。并且粉煤灰也是一种很好的活化剂能降低混凝土碱含量，在常温下粉煤灰的水化反应相比水泥要慢，因此，在前期随着添加粉煤灰的量越多增长速度便相对较快。粉煤灰中的活化剂与水泥与水反应形成的Ca（OH）2反应胶凝材料。粉煤灰水化形成的胶凝材料渗透到混凝土的空隙当中从而使整体结构更加稳定，大大提高混凝土的后期强度增长。

粉煤灰延缓了水化速度，降低了混凝土水化热引起的温升，延迟水化热释放速度，控制混凝土水化放热时间，对防止混凝土温度裂缝非常有利。

通过显微镜观察，超细粉末的颗粒具有大量的比表面积。粉煤灰的表面是由各种不同规则的球状物组成并且表面有大量的空隙，这样就有利于外加剂的吸附，但是由于粉煤灰中的活性因子水化速度反应较慢，所以说在新拌混凝土塌落度不能很快损失，这也就是说粉煤灰运用到混凝土中具有很好的保水性。

此外，目前的水泥碱含量不断提高。添加粉煤灰能很好的抑制碱-集料的反应，成为了一种比较理想的平衡酸碱含量的外加剂。

3.3耐久性能

粉煤灰水化消耗大量的Ca（OH）2，因此耐化学性比普通混凝土强得多。同时，蠕变和抵抗变形性能也优于普通混凝土。大掺量粉煤灰高性能混凝土具有令人满意的可加工性、耐久性和机械性能，可以满足设计要求。用优质粉煤灰代替部分水泥可以大大提高新拌混凝土的和易性，表现在以下几个方面：

（1）可以减少用水量，将混凝土的水灰比降低到较小的水平。在较低用水量和较低水灰比下，混凝土抗渗性和抗冻、耐腐蚀等方面性能良好。

（2）具有良好的保水性，保证大体积粉煤灰混凝土的良好工作性能，有利于泵送施工，解决目前的混凝土存在的许多问题具有非常重要的作用。良好的和易性可以大大提高混凝土的外观质量，而外观质量是保证混凝土耐久性的外在指标之一。

通过试验发现含有不同参量的粉煤灰混凝土，随着粉煤灰掺量的增加对提升混凝土的和易性效果显著，而且每一种含有粉煤灰的混凝土的塌落度要比基准混凝土大，当掺量达到40％之后，胶凝材料在混凝土中的比重增大，即便是掺量达到70％，混凝土的坍落度仍比基准混凝土大。同时，在实践中可看到高性能粉煤灰混凝土的粘聚性，保水性好都比较好。

4如何对进场粉煤灰检测

粉煤灰作为混凝土中的胶凝材料,对于混凝土的和易性等诸多方面起到一定的作用,但是通过试验发现,粉煤灰在试验室检测当中虽然符合检测标准,比如说,细度、烧失量都是在检测合格范围之内的,但是通过肉眼观察以及比较发现不同批次的粉煤灰自身的颜色以及触感各方面都不尽相同。在实际应用中不同粉煤灰对混凝土工作性，以及需水量造成重大影响。因此，需要我们通过多种检测方法对粉煤灰的质量进行检测,下面就粉煤灰检测方法进行一些叙述：

（1）看。粉煤灰的颜色是一个重要的质量指标，不同的电厂、不同的原煤厂家、不同的燃烧温度都会产生不同颜色的粉煤灰。它可以表观的反映粉煤灰碳含量的数量和差异，也可以在一定程度上反映粉煤灰的细度。通过对每批次进场粉煤灰的颜色的观察，可以直观的发现每次进场粉煤灰的质量波动。及时对变化较大的粉煤灰进行多种检测和验证，保证进场材料的质量。

（2）摸。正常粉煤灰为球状颗粒，通过对粉煤灰进行触摸，手感滑腻。但是如果粉煤灰烧失量比较大，或者粉煤灰中掺加大量石粉、砖渣等非活性掺合料后，触感就比较干涩。

（3）闻。随着国家环保政策的越来越严厉，对电厂排放量的要去也越来越严格，电厂在尾气排放过程中，大量采用脱硫脱硝技术，这样有效的防治了空气污染，但是大量的脱硫脱硝成分残留在粉煤灰中，会导致后期粉煤灰使用中出现一些不可控的风险。为分辨脱硫脱硝粉煤灰，可以将适量的粉煤灰和水泥放入烧杯中，并加入一定量的水，搅拌后如果闻到氨气味，可以判断为脱硝灰。脱硝灰在使用中，会释放大量的气体，并对外加剂造成一定的影响。因此，我们在使用前要通过试验控制住这类粉煤灰引起的后果。

（4）除了以上方法，还可以通过加水搅拌观察、检测等方法来确定。在烧杯中加入适量的粉煤灰并充分混合，看看是否有漂浮在水面上的黑灰来检查其含碳含量;如果颜色是黑色和有臭味的而且水面上就会有油珠，应该是质量差的粉煤灰，含有高游离CaO和SO3。将脱硫灰与水一起搅拌后，溶液呈碱性，滴加酚酞试剂，PH试纸显示红色。

（5）采用显微镜观测法。

根据好的粉煤灰呈玻璃球状特性，我们可以通过显微镜对粉煤灰进行观察。如果粉煤灰在显微镜下显示为大量的球状体，表明粉煤灰能够在混凝土中起到好的效应；反之，粉煤灰不仅不能够表现出润滑和减水作用，还会导致混凝土干涩，发粘，用水量增加等不利因素，需要我们在实际应用中注意。

显微镜下粉煤灰颗粒

5结论

（1）粉煤能够大大提高混凝土工作性能和耐久性。

（2）粉煤灰能够起到良好的经济效果和生态效应。

（3）粉煤灰质量检测需要根据发展更多的进步，把握进场粉煤灰质量，不能单纯只要满足规范指标即视为合格，而应通过多方面的检测，保证进场粉煤灰质量。

通过颜色、触感、气味、显微镜等不同形式的观察和检测配合传统验收方式，对不同粉煤灰进行检测和分析，了解不同粉煤灰对混凝土质量的影响，控制整体质量。

参考文献

[1]学术期刊《装饰装修天地》2015年z1期宋红卫《大掺量粉煤灰混凝土的作用及其机理分析》.

[2]学术期刊《化学工程与装备》2009年10期薛国安《大掺量粉煤灰混凝土的作用及其机理分析》.

[2]学术期刊《科技与生活》2010年3期李惠萍刘丽雯《浅谈大掺量粉煤灰混凝土中粉煤灰的作用及机理》.