中铁三局测绘检测公司 山西省太原市 030000
摘要：高性能商品混凝土是以耐久性为主要目标进行设计的商品混凝土，粉煤灰作为一种优质的活性掺和料，已被广泛地应用于各种高性能混凝土工程中。优质粉煤灰可以利用其优异的形态效应、微集料效应改善混凝土的可工作性，同时其在混凝土中进行二次反应，起到填充混凝土中空隙的作用，提高了混凝土的耐久性。但是在实际应用时，由于粉煤灰质量参差不齐，导致使用时不仅不能够起到其应该发挥的效应，反而对混凝土产生不利影响。
关键词：粉煤灰；质量；
一、引言
粉煤灰由燃料（主要是煤）燃烧过程中排出的微小灰粒。其粒径一般在1～100μm之间。属于危险废物。又称飞灰或烟灰。由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物。如燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰。粉煤灰是煤粉进入1300～1500℃的炉膛后，在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却而形成的。由于表面张力作用，粉煤灰大部分呈球状，表面光滑，微孔较小。一部分因在熔融状态下互相碰撞而粘连，成为表面粗糙、棱角较多的蜂窝状组合粒子。粉煤灰的化学组成与燃煤成分、煤粒粒度、锅炉型式、燃烧情况及收集方式等有关。粉煤灰的排放量与燃煤中的灰分直接有关。据我国用煤情况，燃用1t煤约产生250～300kg粉煤灰。但是由于我国对环境管控的加强，一些粉煤灰在排放时使用的一些其他手段以便达到对环境污染的可控。另外由于粉煤灰在工程中的大量利用，造成了粉煤灰供应紧缺的情况。以上这些情况直接影响了粉煤灰在混凝土中的利用。
二、粉煤灰质量判别手段
1、粉煤灰颜色进行判断
利用粉煤灰颜色和烧失量之间的间接关系，通过观察粉煤灰的颜色，就可以对粉煤灰的烧失量做到一定的估判。
粉煤灰外观类似水泥，颜色在乳白色到灰黑色之间变化，粉煤灰的颜色是一项重要的质量指标，可以反映含碳量的多少和差异。颜色越深，含碳量越高。
粉煤灰有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分。通常高钙粉煤灰的颜色偏黄，低钙粉煤灰的颜色偏灰。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5～300μm。并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%～80%，有很强的吸水性。
2、“手捻”感应粉煤灰的细度进行判断
粉煤灰的细度作为一项重要控制指标，其细度能够一定程度的反映出其玻璃微珠的含量。在判别粉煤灰时，可以用“手捻”方式感应出粉煤灰的粗细程度，感觉越是平顺说明粉煤灰越是粒度越细，如果感觉有起砂的感觉说明粉煤灰细度较差。
3、化学手段判别“脱硫灰”
普通粉煤灰是由电厂锅炉排出的烟灰直接经过多级旋风除尘器而收集下的烟灰。第一级除尘收集到的粉煤灰最粗，一般发电厂称为一电厂灰；从一级除 尘器排出的飞灰进入第二级除尘器，收集的灰比较细一些，称源为二电厂灰；第三级除尘器收 集的灰最细，一般情况下是一级粉煤灰。如电厂锅炉排出的烟灰粗细混合排放，即为原状灰。经过三级除尘后的烟尘原来是直接通过烟囱排向大气，这部分烟气里含有极细的粉煤灰 颗粒、二氧化碳、二氧化硫等物质，会污染空气。近年来，环保对工厂排出的废气有越来越高的要求，限制废气中二氧化硫含量。因此目前电厂普遍采用石灰水或石灰粉，通过高雾化喷头喷人除硫塔，与进入密封塔内的150℃高温烟气接触，中和二氧化硫，生成脱硫灰－－以亚硫酸钙、硫酸钙为主、含有少量粉煤灰飞灰和氢氧化钙、碳酸钙的混合物。脱硫灰中上述各组分比例不固定。排硫塔排出的灰就是脱硫灰（脱硫石膏）。
脱硫灰不同于传统的粉煤灰，其含有大量的硫化物或硫酸盐（如石膏等）。未经化学检测贸然用于混凝土，会造成严重的混凝土开裂和崩解现象。现行的粉煤灰标准虽有SO3含量限制，但对“脱硫灰”的检验判定缺乏针对性。只能通过化学检测手段，控制其硫化物或者硫酸盐含量。
4、“味道”判别“脱硝灰”
同样电厂因环保因素为了减少燃煤过程中NOx的排放，需要在燃煤过程中采用液体氨或尿素脱硝进行“脱硝”处理，脱硝工艺不当如由于脱硝剂过量使用可能会造成粉煤灰中残留一部分的NH4，当粉煤灰与水泥搅拌时，遇到碱性环境且温度达到36℃以上就会释放出NH3（氨气），在混凝土塑性阶段产生大量气体。
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（混凝土产生氨气冒泡）
在鉴别此类粉煤灰时，可以取适量的粉煤灰和水泥放在烧杯中加水搅拌，制成适量稠度的水泥浆液。如果在浆液中能够闻到刺鼻的氨气味道，则该粉煤灰可判定为脱硝灰。
5、观察水中“悬浮物”判断“浮黑灰”
现代燃煤工艺中，为了提高燃煤效率或电厂的某些特殊操作要求，会在燃煤过程中添加柴油或者其他油性物质作为助燃剂，这些助燃剂不能完全燃烧，会在粉煤灰中存留油分。特别是粉煤灰经过分选后，收集的粉煤灰会含有更多的未燃尽油分，用于拌制混凝土，这些油分上浮，在混凝土中表现为漂浮的黑色油状物。这种粉煤灰被称为“浮黑灰”。
选择浮黑粉煤灰进行混凝土制作，拌合物表层会出现很多黑色油状物，硬化环节结束后，混凝土构件表层会产生不规则黑斑，进而使构件外观出现很大的缺陷。在构件抹灰或装饰板块粘贴的过程中，甚至会使砂浆和基层、砂浆和板块粘结效果不理想。
此类粉煤灰可以采用加水搅拌对粉煤灰进行观察的方式判别。在一烧杯水中，适量加人粉煤灰快速搅匀，查看水面上是否漂浮有黑灰，若粉煤灰颜色发黑且有异味，水面有油珠，这种粉煤灰应为浮油灰。
6、显微镜观察“玻璃珠”含量
优质的粉煤灰具有优异的微珠效应，其玻璃微珠可以利用显微镜进行观测。观测时可以先将粉煤灰加入无水乙醇并超声分散，用透射光生物显微镜（工地可以采用200倍以上显微镜）观察，优质的粉煤灰光滑的玻璃球状较多，较大粒径级别的颗粒表面不规则但也大致呈球状。若视野中大于80％的观察面为尺寸大小不一的圆形颗粒，则为优质粉煤灰；若为非圆形颗粒，则为全部由磨细硅铝质材料组成的假粉煤灰；若视野中50～80％的观察面为尺寸大小不一的圆形颗粒，则为普通粉煤灰；若视野中20～50％的观察面为尺寸大小不一的圆形颗粒，则为掺加了磨细硅铝质材料的假粉煤灰；若该圆形颗粒尺寸较均齐，则为磨细粉煤灰。如果掺入过多磨细沙粉、石粉、锅炉渣粉，则各粒径级别的不规则颗粒较多，尤其是小粒径级别下，呈现不规则棱角状。
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（显微镜下观测到的粉煤灰状态）
7、通过“密度”测定判别
由于粉煤灰市场的供不应求，一些不良人员在假粉煤灰中掺入了一定量的玻璃微珠粉。此时如果单一采用显微镜观察已不合适。可以采取实测密度的方式进行甄别。GB/Ｔ1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中规定粉煤灰密度要小于等于2.6克每立方厘米。实际使用时，可以按照此要求进行观测，如果密度超过此规定，那么该粉煤灰有可能是掺入其他杂质的粉煤灰。
8、利用磁铁判别“铁尾矿灰”
随着钢铁产业的迅猛发展，尾矿已成为我国产出量最大、综合利用率最低的固体废弃物之一。大量尾矿占用土地、浪费资源、污染环境，且构成严重的安全隐患。有些地方将铁尾矿磨细代替粉煤灰使用，但是扫描电镜结果显示铁尾矿粉为不规则形状，与石灰石粉形貌相似，没有类似粉煤灰的球形颗粒。
在鉴别此类粉煤灰时，可以利用磁铁的磁吸性进行甄别，如果磁铁大量吸附粉煤灰，则可以断定为铁尾矿灰。
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（磁铁吸附铁尾矿灰）
三、结语
由于电厂用煤的产地多元化，导致煤的化学成分有差异，致使粉煤灰质量和性能波动较大。另外由于粉煤灰特别是优异粉煤灰市场的紧俏性，产生了不同类别的作假手段来冒充粉煤灰。粉煤灰改善混凝性能是有条件的，而且是必要充分条件的，其一是水泥要有足够的熟料，C2S和C3S水化后才有充分的可溶性碱；其二是粉煤灰中要有充分的SiO2；其三是可溶性碱和SiO2的量要相互匹配。故而要合理理解粉煤灰在高性能混凝土中的作用，不能忽略了水泥和粉煤灰的实际情况，产生粉煤灰过掺的情况，给混凝土性能带来较大的影响。这也就进一步要求在粉煤灰实际使用时，一定要加强粉煤灰质量控制，采用多种手段相结合的方式对粉煤灰质量层层把关。
参考文献：
[1]中国国家标准化管理委员会。《GB/Ｔ 1596-2017 用于水泥和混凝土中的粉煤灰》北京，中国标准出版社，2017