2005年,发布并实施了标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596—2005(原标准)。近12年来,该标准在推动我国粉煤灰的开发利用、保障工程质量方面发挥了重要作用。随着燃煤电厂燃烧技术、脱硫脱硝技术的变化,超洁净发电与超低排放等环保要求的逐步落实,以及现代建设工程对粉煤灰的使用要求不断提升,原有标准在粉煤灰性质评价与资源化应用方面的适应性已显得不足。基于此,结合技术发展与行业变化,粉煤灰标准进行了修订。新版《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596—2017(新标准)于2017年7月12日发布,并将于2018年6月1日正式生效。新版标准在粉煤灰的定义、技术性质、测试方法等方面进行了更新,本文将围绕这些修订内容的先进性与局限性展开讨论,以供从事粉煤灰研究与应用的同行参考。
修订内容
本文将重点探讨新标准与原标准的主要差异,分为以下几个方面进行分析。
1. 粉煤灰的定义
原标准中,粉煤灰被定义为从燃煤电厂的煤粉炉烟道气体中收集的粉末。而新版标准则对粉煤灰的定义做了进一步限制,明确指出以下几类灰不属于粉煤灰:
1)与煤一起焚烧城市垃圾或其他固体废物时产生的灰; 2)焚烧炉中煅烧工业或城市垃圾时产生的灰; 3)循环流化床锅炉燃烧后收集的粉末。
城市垃圾焚烧产生的飞灰颗粒比表面积较大,含有丰富的有毒重金属(如Hg、Pb、Cd)和持久性有机污染物(如二噁英),对生态环境和健康构成严重威胁。循环流化床锅炉燃烧的粉煤灰呈松散多孔状,形态不规则,含有高量的未反应石灰和硫酸盐,这与传统煤粉锅炉收集的粉煤灰有显著差异,对水泥混凝土性能的影响也不同。新标准对粉煤灰的定义作出了严格界定,仅限定煤粉锅炉燃烧煤产生的粉末为粉煤灰,进一步明确了粉煤灰的范围。
2. 对比水泥的标准
原标准要求使用的对比水泥符合G14-1510标准,而新版标准则扩大了对比水泥的适用范围,不仅要符合G14-1510标准,还应符合GB175标准并满足特定强度等级(如42.5级)水泥的要求。这一修改使得粉煤灰在实际工程应用中的适用性更广,特别是提高了水泥混凝土中的质量控制效果。采用不同类型的水泥进行实验可能导致结果有所偏差,若实验结果出现矛盾或需仲裁时,建议使用G14-1510强度检验用水泥样品进行验证。
3. 混凝土和砂浆中粉煤灰的理化性能要求
(1)细度
原标准规定Ⅱ级粉煤灰的过筛残留量不超过25%,而新标准将这一值提高至30%。通过放宽细度要求,新标准扩大了Ⅱ级粉煤灰的范围,许多在原标准下因细度不达标的粉煤灰现在可以作为Ⅱ级粉煤灰使用。这一改变可能会影响粉煤灰在混凝土中的性能,尤其是水泥的三大效应(强度、耐久性、抗渗性),同时增加了粉煤灰应用中的技术难度。
(2)烧失量
新标准将Ⅲ级粉煤灰的烧失量限制在10%以下,而原标准为15%。这一调整反映了燃烧技术的进步,通过控制烧失量,确保低等级粉煤灰的使用性能得到有效提升。
(3)化学成分要求
新版标准新增了对粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3总质量分数的要求,F类粉煤灰要求这三者的总质量分数不低于70%,C类粉煤灰要求不低于50%。这一修改更加注重粉煤灰作为掺合料的化学组成,保证其活性物质的含量,从而增强粉煤灰的火山灰效应,提升其在混凝土中的效果。
(4)密度
新版标准增加了粉煤灰的密度要求,规定其不超过2.6g/cm3。虽然这一限制对于大多数粉煤灰适用,但一些经过磁选处理后的高铁粉煤灰可能会超出这一标准,是否会影响其合格性值得进一步讨论。
(5)强度活性指数
新标准明确要求粉煤灰的强度活性指数不低于70%。这一修改强化了粉煤灰在水泥和砂浆中的应用性,确保其作为活性掺合料能够有效提高混凝土的强度。
4. 水泥活性混合材料中的粉煤灰要求
新版标准对水泥活性混合材料中使用的粉煤灰也提出了SiO2、Al2O3和Fe2O3总质量分数以及密度的新要求,这些要求与拌制混凝土和砂浆时的要求一致,进一步提升了水泥产品的质量。
5. 半水亚硫酸钙含量
新标准新增了对半水亚硫酸钙含量的要求,规定其含量不超过3%。这一调整考虑到了采用干法或半干法脱硫工艺时可能产生的亚硫酸钙含量,限制其含量有助于提高粉煤灰的质量,避免对水泥性能造成不良影响。
6. 试验方法的更新
新版标准对多个测试方法进行了更新:
SiO2、Al2O3、Fe2O3的总质量分数将采用GB/T176的标准方法进行测试,确保检测结果的准确性。
半水亚硫酸钙含量的测定采用GB/T5484标准进行,以确保对亚硫酸钙的控制。
粉煤灰的密度将采用GB/T208标准方法进行测定,确保标准的统一性和可操作性。
7. 检验规则与包装
新版标准在检验规则和包装方面做了若干改动,包括出厂编号和检验样品的要求、型式检验的新增等。这些改动有助于提升粉煤灰的质量控制,确保其在各类应用中的稳定性。
尽管新版标准在多个方面进行了修订,提升了粉煤灰的质量控制要求,但仍有一些问题值得进一步探讨。例如,降低Ⅱ级粉煤灰的细度要求,可能会影响其资源化利用的技术水平;对于粉煤灰中氨氮物质含量的限制尚未明确,这在实际应用中可能引发混凝土质量问题。新标准在提升粉煤灰质量和应用可行性方面迈出了重要步伐,但仍需进一步完善以适应现代建设的需求。