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管理動態(tài)

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:197    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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