水泥混凝土中粉煤灰质量检验的重要性

水泥混凝土中粉煤灰质量检验的重要性

朱文婷

四川蜀工公路工程试验检测有限公司  四川 成都  610100

摘要：随着我国经济的发展和科学技术的进步，因粉煤灰对水泥混凝土有着改善混凝土性能、提高工程质量、控制工程建设成本、延长混凝土结构物使用寿命的特点，并有利于工程建设的可持续发展等优点，在公路工程、建筑工程等领域被广泛应用。

关键词：粉煤灰；质量检验；重要意义

引言：

近年来，国家基础建设保持高速增长，铁路、公路、机场、煤矿、市政工程、核电站、大坝等工程对粉煤灰的需求一直很旺盛，我国的粉煤灰行业也一直处于高速发展阶段。为规范粉煤灰在混凝土中的应用，引导其技术发展，满足我国现代建设需求,其质量的优劣直接关系到工程结构的安全性，为提高粉煤灰的产品质量，保证混凝土的配合比优化质量，质量检验对工程研究具有重要意义。

1.粉煤灰的分类及区别

1.1分类

粉煤灰是电厂煤炉烟道气体中收集的粉末。

按煤种和氧化钙含量分为F 类和C 类。 F类粉煤灰为低钙灰； C类粉煤灰为高钙灰，氧化钙含量一般大于10% 。

按用途分为拌制砂浆和混凝土用粉煤灰和水泥活性混合材料用粉煤灰。

1.2区别

（1）形成区别：F类粉煤灰通常是由燃烧无烟煤或烟煤所得；C类粉煤灰通常是由燃烧褐煤或次烟煤所得。

（2）性能区别：F类粉煤灰具有火山灰性能；C类粉煤灰除具有火山灰性能外，同时显示某些胶凝性。

（3）水化热区别：F类粉煤灰比C类粉煤灰使用时的水化热要低。

（4）使用区别：F类粉煤灰常作混凝土掺和料；C类粉煤灰其本身具有一定的水硬性，可作水泥混合材。

2. 粉煤灰的特性和在水泥混凝土中的作用

2.1粉煤灰的特性

粉煤灰是一种火山灰质材料，本身并无胶凝性能，在常温下有水存在时，粉煤灰可以与混凝土中的硅酸钙进行二次反应，生成难溶于水的水化硅酸钙凝胶，这样不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。粉煤灰的这种作用称为火山灰效应。除了火山灰效应外，粉煤灰对混凝土力学性能及耐久性的改善还有另外两个原因：第一，形貌效应。粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小，降低了混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高；第二，填充效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，不仅能填充水泥颗粒间的空隙，而且能改善胶凝材料的颗粒级配，并增加水泥胶体的密实度。因此，形貌效应、填充效应和火山灰效应并称为粉煤灰改善混凝土性能的三大效应。

2.2粉煤灰在混凝土中的作用

（1）预防混凝土出现开裂：粉煤灰与混凝土内部水化放热所出现峰值的温度相关，经限制混凝土温升峰值的温度可有效预防混凝土出现开裂的情况。

（2）改善新拌的混凝土工作性：硬化的粉煤灰混凝土中出现的收缩裂缝几率得以减少。另外，还可提升硬化混凝土的强度，降低硬化混凝土体积的变化。

（3）延缓混凝土凝结的时间：粉煤灰化学组成与特点导致其于混凝土中不但具备填充密实及微集料的作用，还具备不同的程度的表面吸附以及火山灰的效应。

3.粉煤灰质量检测重点分析

粉煤灰供应日益紧张，花样繁多，给粉煤灰质量控制带来很大的困难。粉煤灰的检测是一项看似简单其实十分繁杂的工作，既要求检测人员有较强的专业知识和工作经验，也需要分析方法、试验手段进一步的完善，以促进我国粉煤灰试验检测方法的标准化，适应粉煤灰技术和现代混凝土不断发展的需要。

3.1细度

通常情况下粉煤灰的细度越大需水量也就越大，从而引起混凝土坍落度、强度变化。粉煤灰细度一般采用45μm方孔筛的筛余作为其质量好坏的技术指标，该检测方法简单省时，在搅拌站的进场验收时，广泛采用，常作为重要参考指标之一。筛余的细度指标只能作为原状灰质量控制的检测手段，对于磨细灰很难使用，有时磨细灰能达到Ⅰ级粉煤灰的细度，而却不能当做Ⅰ级粉煤灰使用。一般来说，磨细灰的颗粒形貌不同于原状灰，粒形常为非球形，检测时可以采用显微镜（放大镜）观察判断。

3.2需水量比

粉煤灰需水量的大小对混凝土用水量有很大的影响，一般来说，需水量大的粉煤灰，达到一定的坍落度时，混凝土用水量也大，混凝土出现干缩裂缝的几率比较高，因此，粉煤灰需水量比的准确检测对混凝土具有很重要的意义，科学、准确的检测方法必不可少。需水量比的大小可以比较客观地反映粉煤灰掺入混凝土中对拌合物用水量和流动性的影响，是粉煤灰的重要质量指标之一，影响粉煤灰需水量比的主要因素有细度、含碳量、颗粒形貌等。依据现行国家标准中所规定的粉煤灰需水量比检测方法，由于操作人员的不同，振捣力度、搅拌器具及跳桌润湿程度、操作规范程度等误差因素的存在，要控制胶砂流动度145～155mm范围，而且对比胶砂和试验胶砂流动度的差值在±2mm以内，还是有很大的难度的。在实践中采用需水量比检测验收粉煤灰，具有一定的难度和不便。

3.3

烧失量

烧失量是表示粉煤灰中未被燃烧物质的数量指标，我国的标准规范对控制碳分含量的烧失量限值的规定是比较严格的。就原状灰而言，烧失量越大表示更未燃尽碳的数量越多，多孔的碳粒在吸附水的同时也吸附溶解在水里的外加剂，造成起分散作用的外加剂量和拌合物中自由水的量不足，混凝土工作性降低。现在的燃煤技术已经有很大的进步，燃煤燃烧的都比较充分，烧失量一般都不大。但粉煤灰中掺入石灰石粉等其他东西时，则会加大烧失量。因此，凡烧失量过大，可怀疑粉煤灰中掺有高温易分解物质（如石灰石粉）。粉煤灰烧失量应和细度、需水量比等指标一起作为质量判断的依据。

3.4活性指数

随着粉磨技术的进步，在利益的驱使下，一些供应商常把一般的原状灰经过粉磨处理作为“优质灰”销售，更有甚者在粉煤灰粉磨过程中加入石灰石、砖渣等材料或者将不同等级的粉煤灰拼凑进行复合磨细充当“优质灰”销售。一般来说，掺入的非活性材料不具有二次水化作用，活性很大，因此粉煤灰的活性指数检测显得特别重要。

3.5三氧化硫

国家标准和规范中都明确限定了粉煤灰中SO3的含量，通常认为粉煤灰中过多的SO3可能引起延滞性的硫铝酸钙在混凝土中生成，导致产生体积膨胀的破坏作用。传统粉煤灰中的硫大多以硫酸盐形式存在，通常采用硫酸钡重量法和离子交换法等方法来测定SO3含量。在实施烟气脱硫后收集的粉煤灰或脱硫灰渣中含有大量的亚硫酸钙的副产物，亚硫酸钙溶解度很低，酸性条件下亚硫酸根易呈SO2挥发掉，这样很可能会把SO3含量大的脱硫灰误认作合格，为混凝土工程中埋下质量隐患。

4 结束语

随着粉煤灰的应用逐渐朝着多样化、复杂化的方向发展，所以为了能够最大限度地提升混凝土的性能和质量安全，相关的工作人员应该在使用粉煤灰之前进行合理的甄别，采用合理质量检测手段，选择具备相关资质的质量检测机构，严格按照相关行业规范要求进行质量控制，才能发挥出粉煤灰在工程建设中的重要作用。

参考资料：

[1]《矿物掺合料应用技术规范》GB/T 51003-2014

[2]《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2017

[3]《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T 18736-2017

[4]检验检测学习圈，水利工程质量，2021-11-17

[5]刘波.粉煤灰在混凝土中的应用，《基层建设》,2020.34

[6]梁爱光.粉煤灰检测中要重视哪些质量指标,2020.01.15