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[煤分析专区] 粉煤灰烧失量(%)试验
发布时间:2009/6/14  阅读次数:7176  字体大小: 【】 【】【
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一、粉煤灰烧失量(%)试验取样方法及数量
       以连续供应的200t相同等级的粉煤灰为一批,不足200t亦按一批论,粉煤灰的数量按干灰(含水率小于1%)的重量计算。
散装灰取样——从不同部位取15份试样,每份试样1~3kg,混合均匀,按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样(称为平均试样)。
袋装灰取样——从每批中抽10袋,并从每袋中各取试样不少于1kg,混合均匀,按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样(称为平均试样)。
       二、试验方法:按四分法取样,准确称取1g试样,置于已灼烧恒重的瓷坩埚中,将盖斜置与坩埚上,防在高温炉内从低温开始逐渐升高温度,在950~1000℃以灼烧15~20min,取出坩埚,置于干燥器中冷至室温。称量,如此反复灼烧,直至恒重。
       三、计算:烧失量(%)S=(G1-G2)/G1*100
G1烧前质量,G2烧后质量。
四、粉煤灰必试项目试验结果评定标准
评定依据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596-91),其品质指标应符合下表规定:烧失量(%)不大于
Ⅰ级5%
Ⅱ级8 %
Ⅲ级15%

  

三)、掺合料“混凝土中掺用矿物掺合料的质量应符合现行标准《混凝土矿物外加剂应用技术规程》DB/T1013-2004 J10364-2004《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005等的规定。矿物掺合料的掺量应通过试验确定。
  检查数量:按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。
  检查方法:检查出厂合格证和进场复验报告。“
  混凝土生产中为改善其某些性能、调节混凝土强度等级、节约水泥材料、而加入的人造或工业废料及天然的矿物材料,称为混凝土掺合料。其可分为活性掺合料和非活性掺合料。
  活性掺合料是指某些自身具有水硬性的材料,如碱性粒化高炉矿渣、增钙液态渣、烧页岩灰等。或者某些自身不具有水硬性,但经磨细与石灰或石灰和石膏拌合在一起,加水后能在常温下具有胶凝性的水化产物,既能在水中也能在空气中硬化,这种材料称为具有活性的水硬性材料,如酸性粒化高炉矿渣、硅粉、沸石粉、粉煤灰、烧页岩以及火山灰质材料,如火山灰、浮石、凝灰岩、硅藻土、蛋白石等。
  非活性掺合料是指某些不具有水硬性或活性甚低的人造或天然矿物材料,一般与水泥不起化学反应或反应很小,掺入混凝土中主要起填充作用和改善混凝土的和易性,如磨细石英砂、石灰石、粘土等。
  1.粉煤灰(GB1596-2005)
  粉煤灰是由电厂煤粉炉排出的烟气中收集到的灰白色颗粒粉末,是将磨成一定细度的煤粉在温度高达1100℃~1500℃的煤灰锅炉中燃烧后收集得到的细灰。在高温悬浮燃烧过程中,煤粉中含炭成分被烧掉,而其所含的页岩及黏土质矿物被熔融成液滴,当它们被烟道气带出并急速冷却时,即形成粒径大约在1μm~50μm的微细球状颗粒。它表面光滑呈球形,密度1.95~2.40g/cm3.粉煤灰的成分与高铝粘土相接近,主要以玻璃体状态存在,另有一部分为莫来石、α石英、方解石及β硅酸二钙等少量晶体矿物。其主要化学成分为SiO2占40%~60%;Al2O3占20%~30%;Fe2O3占5%~10%,以及少量的氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、三氧化硫等。粉煤灰的活性主要取决于玻璃体的含量,以及无定形的氧化铝和氧化硅的含量,而粉煤灰的细度、需水量比也是影响活性的两个主要物理因素,因此粉煤灰应有严格的质量控制。
  1.1     细度细度表示颗粒的粗细程度,目前各国粉煤灰细度指标的表征方法主要有两种,一种用比表面积(cm2/g)表示,一种用45μm筛筛余量(%)表示(Ⅰ级:≤12%;Ⅱ≤25%;Ⅲ≤45%)。我国用后者表征细度指标,筛余量越多,则细度指标值越大,粉煤灰颗粒越粗。
  细度对粉煤灰质量的影响主要表现在三个方面。第一,影响粉煤灰的需水量。光学显微镜下观察,粉煤灰由结晶体、玻璃体和少量未燃烧碳组成。其中玻璃体(主要成分是Al2O3和SiO2)占有较大的比例(约50%~80%)。细度大则颗粒粗,意味着疏松多孔的玻璃体含量和粗大的未燃碳含量偏多,这些补规则多孔玻璃体和碳颗粒表面粗糙,蓄水孔多,粉煤灰需水量增加。所以,就一般情况而言,粉煤灰细度越大,其需水量越大,掺入该粉煤灰混凝土的单位用水量也增加,造成混凝土性能劣化。相关研究也表明了粉煤灰细度与粉煤灰需水量,粉煤灰需水量与混凝土用水量的这种相关关系。第二,影响粉煤灰混凝土拌合物的粘聚性。第三,影响粉煤灰的活性。粉煤灰愈细,其活性成分参与反应的表面积愈大,反应速度则愈快,反应程度也愈充分。有资料认为:5μm~45μm颗粒愈多,粉煤灰活性愈高,大于80μm的颗粒对粉煤灰活性不利。研究也表明,粉煤灰的胶凝系数随细度的增大(颗粒增粗)而减少。
  1.2     需水量比现行规范采用水泥砂浆的跳桌流动度试验来测定需水量比。即在跳桌流动度相等的条件下,粉煤灰水泥砂浆需水量与不掺粉煤灰的水泥砂浆需水量之比。GB1596-2005附录B规定:“所需达到的同一流动度为130~140mm范围内,试验样品:75g粉煤灰,175g硅酸盐水泥和750g 标准砂。”在实际操作中,考虑到与水泥及减水剂的检测试验达成统一,我们人为规定:“所需达到的同一流动度为180±5mm,试验样品:135g粉煤灰,315g硅酸盐水泥和1350g标准砂,对比样品:450g硅酸盐水泥,1350g标准砂”。
  与其他品种的火山灰材料相比,粉煤灰具有明显的优越性,在混凝土中掺加粉煤灰不但不会增加混凝土的用水量,反而可能降低用水量,但也发现凡是含碳量较高的(烧失量较大),也会明显增加用水量。
  GB1596-2005规定:“需水量比,Ⅰ级:≤95%;Ⅱ≤105%;Ⅲ≤115%”。
  1.3     烧失量粉煤灰中未燃尽的炭份都可按烧失量指标来估量。炭粒一向被认为是对混凝土有害的物质。炭份的稳定性不好。大量研究证明,粉煤灰中炭份变成焦炭那样的物质以后,其体积是比较安定的,也不会对钢筋有害。但是惰性炭份增多,将导致粉煤灰的活性成份减少。鉴于炭份的种种不利影响,对于混凝土中粉煤灰,不得不强调炭份是一种有害成分,其含量越少越好。
  烧失量副作用归纳起来有以下几种:1需水量变大;2未燃碳遇水后会在颗粒表面形成憎水膜,阻碍水化导致活性下降;3碳对引气剂等表面活性剂有较好的吸附,影响混凝土耐久性。
  GB1596-2005规定:“烧失量,Ⅰ级:≤5%;Ⅱ≤8%;Ⅲ≤15%”。
  1.4     含水量粉煤灰中水分的存在往往会使活性降低,产生一定的粘附力,易于结团,影响干状粉煤灰的包装、运输、贮存和应用。
  1.5     SO3含量含硫量高的母煤烧成的粉煤灰中含有较多的硫酸盐,其含量一般以SO3质量的百分数来表示,此值通常在0.5~1.5%之间,有些高钙粉煤灰的硫酸盐含量达30%.由于硫酸盐能影响水泥的水化作用,尤其能提高早期强度。此应当说,在一定条件下,可看作是有益成分,但由于混凝土中其他材料中的SO3含量都有限制,主要怕SO3过高产生破坏性的钙矾石,因此把SO3视做有害成分而限制。
  GB1596-2005规定:“SO3含量,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级≤3%”。
  1.6           安定性用于混凝土中的粉煤灰应同水泥一样,对过烧游离CaO也应有严格的含量限定。通常燃煤所含杂质(灰份)大都是一些硅酸盐矿物质,含钙的硅酸盐矿物同石灰石在锻烧的过程中有很大的不同,前者不会生成游离CaO,也不会在电厂的高压高温(通常大于1000℃)锅炉中形成过烧游离CaO,因此尽管我们在粉煤灰的全化学分析中会看到列有CaO一栏(粉煤灰含CaO在5~10%),但这不是游离CaO或者说是活性CaO,一般不会造成意外的砼损害。而为了消除燃煤烟气中的有害SO2,在燃煤中掺入石灰石或生石灰时,情况就不同了。在高温锅炉中CaO会与SO2生成CaSO4(石膏),这些石膏在砼中也不会造成严重危害,而为了尽可能多地吸收烟气中的SO2,势必要过量掺加石灰石或生石灰才能达到预期效果,于是煤灰中就一定会有较多的过烧游离CaO出现,会在砼生产中产生危害。
  粉煤灰安定性的检测方法类似于水泥安定性的检测方法,只是所用的试验样品不同,前者的试验样品为:水泥300g,粉煤灰200g,拌合水:标准稠度用水量(标准稠度用水量的测定方法也与水泥的类似,只是试验样品用上述样品)。
  安定性的检测的净浆试验样品按标准GB/T1596-2005第3.3条制备,安定性试验按GB/T1346进行。但是对于预拌混凝土厂家,这一粉煤灰使用大户,有必要定期对其检测,以避免其在混凝土中产生不利影响。
                 
  2. 矿渣粉《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046-2000)标准中定义:符合GB/T203(《用于水泥中的粒化高炉矿渣》)标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨(或添加少量石膏一起粉磨)达到相当细度且符合相应活性指数的粉体称为粒化高炉矿渣粉,简称矿渣粉,以下称矿粉。
  矿粉是经过粉磨工艺制成的。粉磨过程主要以介质研磨为主,颗粒的棱角大部分已磨圆,颗粒形貌比较接近卵石,可以在新拌水泥浆中起到类似“轴承”的作用,大大增加了水泥浆体的流动性。因此,在流动性相同的情况下,可减小标准稠度用水量。
  矿粉掺入混凝土中,是以等量取代的方式取代部分水泥,降低了水泥在砼拌合物中所占的质量比例,由于矿粉具有火山灰效应,因此,矿粉取代后的混凝土28d强度并不会有显著的降低,反而会带来一些有利于商品砼的性能,主要有:1)                                   减小坍落度损失,矿粉的水化速度明显小于水泥,因此,在矿粉取代水泥后,降低了砼拌合料中粉料的整体水化速度,这种性能在夏天外界温度较高时体现更为明显。
  2)                                   降低水化热。
  3)                                   增加砼拌合物的流动性,提高可泵性。
  4)                                   提高混凝土的耐久性能,由于矿粉要比水泥细,可以在粉料内形成一     个拥有不同粒径的颗粒级配组合,提高水泥石的密实度。
  特别要引起注意的是,矿粉对混凝土自收缩的影响,一般认为当矿粉的比表面积小于400m2/Kg时,对减少混凝土自收缩有利,随矿粉掺量的增加,自收缩减少;当矿粉的比表面积大于400m2/Kg时,矿粉活性明显提高,随其掺量的增大而收缩值增大,但当掺量大于75%时,自收缩因胶凝材料活性减低而使混凝土自收缩减少。
  同时,需要注意的是,由于掺入矿粉会降低混凝土的早期强度,因此,在冬季外界温度较低时应调整矿粉掺量,以减少对施工的影响。
                 
                 
  (四)、外加剂外加剂的品种繁多,我们所用的是建虹外加剂厂生产的JHN系列的高效减水剂。
  《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002中规定:“混凝土中掺用外加剂的质量及应用技术符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119等和有关环境保护的规定。
  预应力混凝土结构中,严禁使用含氯化物的外加剂。钢筋混凝土结构中,当使用含氯化物的外加剂时,混凝土中氯化物的总含量应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB50164的规定。
  检查数量;按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。
  检验方法:检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。“在商品砼厂家,需密切注意减水剂的两项性能指标:水泥适应性和减水率。
  1.水泥适应性在混凝土材料中水泥对外加剂混凝土性能影响最大。不同减水剂品种对水泥的分散、减水、增强效果不同;对于同一种减水剂由于水泥矿物组成、混合材料品种和掺量、含碱量、石膏品种和掺量等不同,其减水增强效果差别很大。
  水泥的矿物组成中C3S和C3A对水泥水化速度和强度的发挥起决定作用。减水剂加入到水泥-水系统后,首先被C3A吸附。在减水剂掺量不变的条件下,C3A含量高的水泥,由于被C3A吸附量大,必然使用于分散C3S和C2S等其他组分的量显著减少,使得外加剂的适应性变差。通常C3A含量在6~8%范围内的水泥能获得较好的流动性。
  如果水泥熟料中的碱含量过高,就会使水泥凝结时间缩短,使其流动性降低。一般最佳可溶性碱含量(N2O+0.658K2O)为0.4~0.5%.混合材料对减水增强也有影响,掺矿渣混合材的水泥加减水剂后效果一般比较好。
  用硬石膏或工业副石膏(如氟石膏、磷石膏)作调凝剂的水泥,对不同种类的减水剂使用效果不同,如木钙、糖蜜缓凝剂掺入用硬石膏作调凝剂的水泥后会出现速凝、不减水等现象。
  其他如水泥细度、温度等也影响减水剂的减水增强效果。
  GB50119-2003对混凝土外加剂对水泥的适应性检测方法作了具体的阐述。由于进厂水泥和外加剂的质量都会有所波动,特别是水泥。因此,在商品砼的日常生产中应密切关注减水剂对水泥的适应性,以便及时作出相应的调整和对策。
  2.减水率减水剂的一个重要效应就是“减水增强”效应,而该效应则是通过“减水率”来反映的。减水率与水泥品种、混凝土的水灰比及水泥用量等因素有关,同时他也是反映减水剂质量的一个重要指标。
  在商品砼的日常生产中,应对每一批进厂的减水剂进行减水率检测。减水率发生变化时,应及时找出原因,并做出相应的调整及对策。
  做好上述两项指标的日常检测工作后,还应对减水剂的掺量问题进行一番斟酌。
  我们用的JHN系列高效减水剂推荐掺量为胶凝材料的1.8%,但实际生产中,我们将其控制在1.2~2.0的范围内。随着强度等级、施工结构部位及温度的变化,掺量也应有变化。
  1.强度等级减水剂的掺量随着强度等级的提高而提高。水泥在加水搅拌后会产生一些絮凝状结构,在这些絮凝状结构中包裹着不少拌和水,从而降低了新拌混凝土的和易性。掺入减水剂后,减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面,而亲水基团指向水溶液,构成了单分子或多分子吸附膜。由于表面活性剂的定向吸附,使水泥胶料表面上带有同性电荷,在电性斥力的作用下,不但能使水泥-水体系处于相对稳定的悬浮状态,而且促使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体,从而将絮凝状凝聚体内的游离水释放出来,达到减水目的,而随着强度等级的提高,必然使得水泥等胶凝材料用量的增加,絮凝状结构也随之增多,就需要更多的减水剂来分解这些结构,因此需要提高减水剂的掺量。来源:
  当混凝土强度低于C20时,为提高混凝土和易性,又考虑经济性,我们将减水剂掺量降为1.2%,通过降低减水剂掺量来降低减水剂在该等级混凝土中的减水率,以增加胶凝材料用量,改善混凝土和易性。
  2.施工结构部位在施工过程中,会碰到一些难以浇筑振捣的部位,如:钢筋较密的柱、剪力墙等。在施工单位要求提高混凝土流动性,以减小施工难度;另外,如斜屋面、贝形基础等要求混凝土的流动性尽量小。此时可以通过在允许的范围内适当地改变减水剂的掺量,控制混凝土的流动性,来配合施工现场的施工。
  3.温度虽然我们所用的JHN系列高效减水剂是经过复配的,当温度变化时,减水剂内会掺入早强或缓凝组份,但仍应遵循“温度提高,掺量提高;温度降低,掺量降低”这一原则。更好地发挥减水剂的调凝作用。
  另外,还需注意的是,在生产过程中应防止减水剂超量的现象发生。奈系高效减水剂超量时,混凝土会产生“板结”现象,同时也会产生缓凝,使混凝土的早期强度降低,但对后期强度的影响不是很大。来源:考试大-结构工程师考试

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