一、粉煤灰的“三大效应”
我国著名学者沈旦申、张荫济先生早上世纪80年代总结国内外大量研究成果，提出粉煤灰《三大效应》理论，科学全面的阐述了粉煤灰在混凝土及粉煤灰制品中的作用和机理。那么何为粉煤灰的三大效应呢？
一、粉煤灰的“形态效应”
在显微镜下显示，粉煤灰中含有70%以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，质地致密。这种形态对混凝土而言，无疑能起到减水作用、致密作用和匀质作用，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能，尤其对泵送混凝土，能起到良好的润滑作用。
如图：
二、粉煤灰的“活性效应”
粉煤灰的“活性效应”因粉煤灰系人工火山灰质材料，所以又称之为“火山灰效应”。因粉煤灰中的化学成份含有大量活性SiO2及Al2O3，在潮湿的环境中与Ca（OH）2等碱性物质发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质，对粉煤灰制品及混凝土能起到增强作用和堵塞混凝土中的毛细组织，提高混凝土的抗腐蚀能力。
三、粉煤灰的微集料效应
粉煤灰中粒径很小的微珠和碎屑，在水泥石中可以相当于未水化的水泥颗粒，极细小的微珠相当于活泼的纳米材料，能明显的改善和增强混凝土及制品的结构强度，提高匀质性和致密性。
在上述粉煤灰的三大效应中，形态效应是物理效应，活性效应是化学效应，而微集料效应既有物理效应又有化学效应。这三种效应相互关联，互为补充。粉煤灰的品质越高，效应越大。所以我们在应用粉煤灰时应根据水泥、混凝土、粉煤灰制品的不同要求选用适宜和定量的粉煤灰。如不恰当，则会起到反作用。
-----------------------------------
粉煤灰
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的氧化物组成为：SiO2、Al2O3及少量的FeO、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、TiO2等。其中SiO2和Al2O3含量可占总含量的60%以上。
粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。另外粉煤灰可作为混凝土的掺合料。
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。在一定程度上也可以反映粉煤灰的细度，颜色越深粉煤灰粒度越细，含碳量越高。粉煤灰就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。
第一阶段
粉煤在开始燃烧时，其中气化温度低的会挥发，首先自矿物质与固体碳连接的缝隙间不断逸出，使粉煤灰变成多孔型炭粒。此时的煤灰，颗粒状态基本保持原煤粉的不规则碎屑状，但因多孔型性，使其表面积更大。
第二阶段
伴随着多孔性炭粒中的有机质完全燃烧和温度的升高，其中的矿物质也将脱水、分解、氧化变成无机氧化物，此时的煤灰颗粒变成多孔玻璃体，尽管其形态大体上仍维持与多孔炭粒相同，但比表面积明显地小于多孔炭粒。
第三阶段
随着燃烧的进行，多孔玻璃体逐渐融收缩而形成颗粒，其孔隙率不断降低，圆度不断提高，粒径不断变小，最终由多孔玻璃转变为一密度较高、粒径较小的密实球体，颗粒比表面积下降为最小。不同粒度和密度的灰粒具有显著的化学和矿物学方面的特征差别，小颗粒一般比大颗粒更具玻璃性和化学活性。
最后形成的粉煤灰(其中80%～90%为飞灰，10%～20%为炉底灰)是外观相似，颗粒较细而不均匀的复杂多变的多相物质。飞灰是进入烟道气灰尘中最细的部分，炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒，或是炉渣。这些东西有足够的重量，燃烧带跑到炉子的底部。
化学组成
我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、 MgO 、K2O、 Na2O、SO3、MnO2等，此外还有P2O5等。其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。
粉煤灰的元素组成(质量分数)为：O 47.83%，Si 11.48%～31.14%，Al 6.40%～22.91%，Fe 1.90%～18.51%， Ca 0.30%～25.10%，K 0.22%～3.10%，Mg 0.05%～1.92%，Ti 0.40%～1.80%，S 0.03%～4.75%，Na 0.05%～1.40%，P 0.00%～0.90%，Cl 0.00%～0.12%，其他0.50%～29.12%。
二、如何快速辨别这四种粉煤灰？
传统掺合料如粉煤灰、矿渣粉日益紧俏，供需矛盾逐渐突出。因此，掺合料种类范围逐渐扩大，磷渣、钢渣、炉渣、钢铁渣粉逐渐走上历史舞台。天然火山灰、沸石、浮石、凝灰岩、石灰石粉、其他岩石粉等天然矿物材料以及超细矿渣粉、超细粉煤灰、微珠等矿物掺合料逐渐向深加工方向发展。由于供需矛盾的加剧和相关行业标准的不足，导致市场上出现了劣质粉煤灰，严重威胁着混凝土的质量和寿命。
1、“真假灰”
按照现行的标准难以判定粉煤灰的纯度。下表为某地煅烧煤矸石粉按照现行粉煤灰标准的指标测试结果。由表可以看出，该煅烧煤矸石粉完全符合粉煤灰鉴定的指标要求。因此，根据现有标准，难以判断粉煤灰的纯度，甚至无法区分真假粉煤灰。
某地煅烧煤矸石粉按照现行粉煤灰标准的指标测试结果
2、“脱硫灰”
采用循环流化床锅炉工艺可以高效燃烧高硫煤，为了减少SO2的排放，往往需要采取脱硫措施，产生的粉煤灰即CFB脱硫粉煤灰。它含有大量的硫化物或硫酸盐（如石膏等），不同于传统的粉煤灰。未经测试贸然用于混凝土，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。
近年来，环保对工厂排放废气有越来越高的要求。限制废气中二氧化硫含量，使得电厂普遍采用石灰水或石灰粉通过高雾喷头入除硫塔，与进入封闭塔内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。
1）.脱硫灰用于混凝土会带来什么后果
由于各电厂脱硫工艺和煤质不同，脱硫灰成分不固定，因此使用脱硫灰，混凝土不一定缓凝。而当脱硫灰中亚硫酸钙占的比例高时，会造成水泥和外加剂的相容性变差，混凝土安定性下降，干缩增大，混凝土出现缓凝现象，缓凝时间超过48小时，甚至更长。而且混凝土的后期强度还可能降低。有资料表明，当亚硫酸钙含量达到60%时，脱硫灰会使混凝土90d强度降低10MPa。
2）.如何鉴别脱硫灰
由于脱硫灰是烟尘中的细灰和氧化钙发应生成的以石膏为主的产物，因此其外观颜色浅，手感比粉煤灰细腻。又因为其中含有氧化钙，将其放入器皿中，稍加水搅拌，滴入酚酞溶液呈碱性，酚酞变红。而且因氧化钙（石灰），石灰与水反应是放热过程，水温会上升。又因其主要成分是石膏，这种灰放在空气中若干天就会发硬。脱硫灰目前主要用作水泥的调凝剂，但许多时候粉煤灰供应商也把它运到搅拌站，当做“粉煤灰”使用。
3）.怎么鉴别脱硫灰是否含有亚硫酸钙
用酚酞检验，此方法只能鉴别是不是脱硫灰，但不能鉴别这种灰是否可以采用。鉴别方法如下表。
亚硫酸钙 硫酸钙
微溶于水 不溶于水
亚硫酸钙 水 盐酸→放出刺激性气味（SO3）
硫酸钙 水 盐酸（无反应）
品红试纸褪色 无反应
此种方法适用于混凝土生产企业，操作方便快捷，可定性鉴别脱硫灰（脱硫石膏）中是否含有亚硫酸钙。为安全起见，建议检测时放出刺激性气味的“粉煤灰”不要验收入仓。
4）.脱硫灰造成混凝土结构缓凝的对策
使用脱硫灰的混凝土如果缓凝超过48小时，后期强度可能会降低（粉煤灰中亚硫酸钙含量不同，对强度影响也不同），若是墙、柱结构，建议拆除返工，因为墙、柱不仅要承受本层荷载，还要承受上部各层的荷载。28d后强度不合格加固费用更高。
若脱硫灰掺量很小，混凝土缓凝时间又不长，工程可待混凝土养护到600℃·d时，采用回弹等非破坏检测鉴定是否需要加固处理。这要求技术人员认真做好每天气温记录为计算℃·d值提供可靠依据。
引起混凝土严重缓凝的脱硫灰，应尽快从储仓中清除，因为这种灰很黏，时间久了会结硬造成清仓困难。
3、“脱硝灰”
为了减少燃煤过程中NOx的排放，需要在燃煤过程中进行“脱硝”处理，脱硝工艺不当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，遇到碱性环境就会释放出NH3（氨气），在混凝土塑性阶段产生大量气体。
粉煤灰在脱硫的同时，还脱硝。粉煤灰采用液体氨或尿素脱硝。由于脱硝剂过量而产生的碳酸氢铵，在36℃以上会分解出氨气（NH3),氨气被粉煤灰颗粒吸附在空腔内，因此混 凝土搅拌时会产生刺激性臭味。脱硝灰对混凝土的作用类似于普通粉煤灰，它具有一定的减水作用，能提高混凝土流动性，延缓混凝土凝结时间，降低混凝土早期强度。脱硝灰摻量少时对混凝土性能影响很小。
4、“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，在混凝土中容易漂浮的黑色油状物。这种粉煤灰被称为“浮黑灰”。
联系客服
