粉煤灰燒失量測定方法探討＊

張亞濤，鄭繼，秦嶺

（安徽省·水利部淮委水利科學研究院，安徽蚌埠 233000）

粉煤灰燒失量測定方法探討＊

張亞濤，鄭繼，秦嶺

（安徽省·水利部淮委水利科學研究院，安徽蚌埠 233000）

按照標準GB/T 1596-2005中方法檢測粉煤灰燒失量，發(fā)現(xiàn)存在檢測結果為負值的現(xiàn)象，為了解釋該現(xiàn)象，完善針對該類粉煤灰燒失量的檢測方法，以及給出該檢測方法的適用條件，分別按照標準GB/T 176-2008和GB 6730.8-1986對灼燒［（950±25）℃］前后粉煤灰中硫化物和亞鐵含量進行測定，同時對灼燒后粉煤灰的顏色不同進行分析。結果表明，粉煤灰中亞鐵是引起粉煤灰燒失量為負值的主要原因，亞鐵含量與灼燒后粉煤灰顏色有一定相關性，對于灼燒后為紅棕色的粉煤灰，應對灼燒前粉煤灰中亞鐵含量進行測定，視其對燒失量的影響程度，決定是否對燒失量進行校正。

粉煤灰；燒失量；硫化物；亞鐵含量

粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收集下來的細灰，其燒失量主要是指其在高溫燃燒過程中未燃盡碳，以及少量結晶水、碳酸鹽分解出的二氧化碳、硫酸鹽分解出的二氧化硫和有機雜質(zhì)等的含量［1-3］。粉煤灰用于混凝土中時，燒失量大的粉煤灰（一般含碳量大），其需水量比就大，相同配比和原材料條件下，新拌混凝土工作性就較差［4-8］；粉煤灰中未燃碳極易在自身表面形成一層憎水膜，阻止氫氧化鈣與其中活性成分的反應，降低粉煤灰的活性（或膠凝系數(shù)），對混凝土強度造成不利影響［9-11］；未燃碳對混凝土中一些具有表面活性的外加劑有較強的吸附作用，致使所加外加劑效用降低［9，12-13］；另外，使用大燒失量粉煤灰的混凝土，其后期有增大體積收縮量，進而出現(xiàn)裂縫的風險，影響混凝土的耐久性［12-13］?？傊?，粉煤灰燒失量的大小，極大地影響著摻加了粉煤灰混凝土的強度、耐久性和外加劑用量等。因此準確測定粉煤灰的燒失量，顯得尤為重要。

根據(jù)現(xiàn)行標準GB/T 1596-2005 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的規(guī)定，粉煤灰燒失量的檢測方法需參照標準GB/T 176-2008 《水泥化學分析方法》中的第8章“燒失量的測定——灼燒差減法”，方法摘要：試樣在（950±25）℃的高溫爐中灼燒，驅(qū)除二氧化碳和水分，同時將存在的易氧化的元素氧化（通常礦渣硅酸鹽水泥應對由硫化物氧化引起的燒失量的誤差進行校正，而其它元素氧化引起的誤差可忽略不計）。筆者按照上述方法對當?shù)赜写硇缘?種粉煤灰進行燒失量測定時，發(fā)現(xiàn)燒失量測定結果有負值的現(xiàn)象，針對該現(xiàn)象進行了系統(tǒng)的試驗分析，最后給出了針對粉煤灰燒失量測定方法的修正措施及其適用情況。

1　實驗部分

1.1主要儀器與試樣

箱式電阻爐：5-12型，上海路達實驗儀器有限公司；

電子天平：AL104型，精度為0.000 1 g，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；

電熱鼓風干燥箱：101-2型，北京科偉永興儀器有限公司；

干燥器：210 mm型，山東浩中化工科技有限公司；

粉煤灰樣品：安徽宿州產(chǎn)F類Ⅱ級粉煤灰（編號為A）、安徽蚌埠產(chǎn)F類Ⅱ級粉煤灰（編號為B）和安徽淮南產(chǎn)F類Ⅱ級粉煤灰（編號為C）。

1.2實驗方法

將粉煤灰試樣在（105±5）℃環(huán)境中烘至恒重，稱取約1 g（精確至0.000 1 g）試樣，放入已經(jīng)于（950±25）℃灼燒至恒重且在干燥器中冷卻至室溫的瓷坩堝中，將坩堝蓋斜置于坩堝上，放在箱式電阻爐內(nèi)（盡量放置于爐的中心位置），由低溫開始逐漸升高溫度，在（950±25）℃下灼燒15～20 min，取出坩堝置于干燥器中，冷卻至室溫，稱量，反復灼燒，直至恒重［14］。

粉煤灰燒失量的質(zhì)量分數(shù)按式（1）計算。

式中：W——燒失量的質(zhì)量分數(shù)，%；

m1——烘干試樣質(zhì)量，g；

m2——灼燒后試樣的質(zhì)量，g。

2　結果與討論

2.1實驗結果

按照標準GB/T 176-2008中的第8章“燒失量的測定——灼燒差減法”，測得A、B和C樣燒失量結果如表1所示。

表1　粉煤灰燒失量

2.2結果分析

粉煤灰燒失量一般為正值，但A樣燒失量為負值，即粉煤灰試樣灼燒后出現(xiàn)質(zhì)量增加的現(xiàn)象。一般該現(xiàn)象出現(xiàn)于礦粉、礦渣硅酸鹽水泥和摻入大量礦渣的其它水泥燒失量的測定（原因是硫化物氧化引起的質(zhì)量增加）［14-15］，查閱粉煤灰燒失量相關文獻資料，沒有發(fā)現(xiàn)針對該現(xiàn)象的解釋。于是，筆者假定粉煤灰燒失量為負值現(xiàn)象也是由于一些物質(zhì)氧化引起的，根據(jù)粉煤灰的主要成分分析，S和Fe兩種元素的可能性比較大（S2-氧化為SO42-和FeO氧化為Fe2O3時均增加了O）。因此首先根據(jù)標準GB/T 176-2008中的方法，對粉煤灰試樣進行硫化物測定（以SO3含量計）；然后再根據(jù)標準GB 6730.8-1986 《鐵礦石化學分析方法 重鉻酸鉀容量法測定亞鐵量》，測定粉煤灰中亞鐵含量。

2.2.1硫化物含量的測定

對（950±25）℃下灼燒前后的粉煤灰試樣進行硫化物的測定，參照標準GB/T 176-2008中第10章——“三氧化硫的測定——硫酸鋇重量法（基準法）”，測定結果如表2所示，硫化物（以SO3含量計）對粉煤灰燒失量影響校正按式（2）計算。

式中：W'——校正后燒失量的質(zhì)量分數(shù)，%；

W——同公式（1）；

0.8——修正系數(shù)，即S2-氧化為SO42-時增加的氧與SO3的摩爾質(zhì)量比；

W后——灼燒后試料中SO3的質(zhì)量分數(shù)，%；

W前——灼燒前試料中SO3的質(zhì)量分數(shù)，%。

表2　粉煤灰中硫化物對燒失量的影響

從表2中修正值數(shù)據(jù)可以看出，S不是引起A樣燒失量變?yōu)樨撝档脑?，并且灼燒前后粉煤灰中硫化物含量的變化，對燒失量的影響很小，可以忽略不計。因此安徽地區(qū)F類Ⅱ級粉煤灰燒失量試驗結果可以不考慮硫化物氧化的影響。

2.2.2亞鐵含量的測定

對（950±25）℃下灼燒前后粉煤灰試樣進行亞鐵含量的測定，參照標準GB 6730.8-1986中方法，結果如表3所示。亞鐵含量對粉煤灰燒失量影響校正按式（3）計算。

式中：W'，W——同公式（2）；

0.143——修正系數(shù)，即FeO氧化為Fe2O3時增加的O與Fe的摩爾質(zhì)量比；

W'前——灼燒前試料中亞鐵的質(zhì)量分數(shù)，%；

W'后——灼燒后試料中亞鐵的質(zhì)量分數(shù)，%。

表3　粉煤灰中亞鐵含量對燒失量的影響

從表3中可以看出，亞鐵含量是A樣燒失量為負值的主要原因，且亞鐵含量對另外兩種粉煤灰試樣的燒失量也有一定程度的影響，因此在針對燒失量測定值有爭議時，安徽地區(qū)F類Ⅱ級粉煤灰最好進行亞鐵含量測定；灼燒后試樣中不含亞鐵的原因為亞鐵在空氣中高溫時，全部被氧化為三價鐵，因此式（3）可以用式（4）表示。

2.2.3燒失量進行修正的條件

參照標準GB/T 176-2008中第12章“三氧化二鐵的測定——EDTA直接滴定法（基準法）”，對灼燒前后粉煤灰試樣進行三氧化二鐵含量的測定，并且把灼燒前后各粉煤灰試樣的顏色進行比對，結果如表4所示。

表4　粉煤灰中三氧化二鐵含量與顏色間關系

從表4中可以看出，粉煤灰試樣灼燒后，顏色的深淺與其中三氧化二鐵含量（FeO氧化成的Fe2O3和原有的Fe2O3之和）的多少直接相關，而灼燒前則看不出該現(xiàn)象。對照表3和表4可以看出，粉煤灰試樣灼燒后顏色為紅棕色時，其亞鐵含量較大，因此對于安徽地區(qū)F類Ⅱ級粉煤灰，灼燒后顏色為紅棕色時，建議對灼燒前粉煤灰中亞鐵含量進行測定，視其對燒失量的影響程度，決定是否對燒失量進行校正。

3　結語

測定粉煤灰燒失量時，建議加入亞鐵氧化對結果產(chǎn)生誤差的修正部分；針對安徽地區(qū)F類Ⅱ級粉煤灰，在對燒失量有爭議或灼燒后顏色為紅棕色時，建議測定灼燒前試樣中亞鐵含量，根據(jù)其對燒失量影響程度，決定是否對燒失量值進行修正。

［1］ 鄧初首.粉煤灰品質(zhì)指標的解讀與灰質(zhì)評價標準的分析［J］.混凝土，2004（12）∶ 16-18.

［2］ 張俊蓱，何紅軍.論粉煤灰燒失量對混凝土工作性能的影響［J］.四川水泥，2015（4）∶ 136.

［3］ 王春蓉，牛海山.粉煤灰的性能及其在建筑工程中的應用研究［J］.粉煤灰綜合利用，2011（6）∶ 59-61.

［4］ 王述銀，賈理利，董維佳. I級粉煤灰的減水特性［J］.粉煤灰，2001（3）∶ 12-14.

［5］ 黃兆龍，湛淵源.粉煤灰燒失量及材料配合比對砼工程性質(zhì)的影響［J］.粉煤灰綜合利用，2003（1）∶ 9-13.

［6］ 唐蕾.粉煤灰中燒失量檢測的不確定度分析［J］.粉煤灰，2013（5）∶ 5-6.

［7］ 黃兆龍，湛淵源.粉煤灰的物理和化學性質(zhì)［J］.粉煤灰綜合利用，2003（4）∶ 3-7.

［8］ 譚鹽賓，李化建，謝永江，等.燒失量和細度對粉煤灰漿體流變特性的影響［J］.鐵道建筑，2010（2）∶ 127-129.

［9］ 鄧初首.粉煤灰品質(zhì)指標的解讀與灰質(zhì)評價標準的分析［J］.混凝土，2004（12）∶ 16-18.

［10］ 王立久，艾紅梅，王瓚.粉煤灰膠凝系數(shù)研究［J］.大連理工大學學報，2002，42（6）∶ 724-727.

［11］ 薛永杰，侯浩波，査進.高燒失量粉煤灰對水泥漿體的力學和耐久性能的影響研究［J］.粉煤灰，2007（4）∶ 24-26.

［12］ 王錄學.粉煤灰細度、燒失量指標值在高性能混凝土實際應用中的探討［J］.交通世界（工程技術），2015（11）∶ 66-67.

［13］ 張祥，姚云德.粉煤灰燒失量對水工混凝土性能影響［J］.水電施工技術，2013（1）∶ 56-59.

［14］ GB/T 176-2008 水泥化學分析方法［S］.

［15］ GB/T 18046-2008 用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉［S］.

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Study on Determination Method of Coal Ash's Ignition Loss

Zhang Yatao， Zheng Ji， Qin Ling
（Anhui and Huaihe River Institute of Hydraulic Research， Bengbu 233000， China ）

According to the standard GB/T 1596-2005， the negative phenomenon of coal ash's ignition loss was found. In order to explain this phenomenon and improve the determination method of the ignition loss and provide the applicable conditions of the determination method， the sulfide and ferrous iron content in the original and burned coal ash on （950±25）℃ were determined based on the standard GB/T 176-2008 and GB 6730.8-1986， and the different colors of burned coal ash were analyzed. The results showed that the ferrous iron in coal ash was the main reason for negative of ignition loss， and there were a correlation between ferrous iron content and colors of the burned coal ash. After burning， the ferrous iron content of the red-brown coal ash should be tested and the decision of correction could depend on the ignition loss' error from the ferrous iron content.

coal ash； ignition loss； sulfide； ferrous iron content

O657.99

A

1008-6145（2016）03-0038-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2016.03.010

*安徽省·水利部淮委水利科學研究院青年科技創(chuàng)新基金項目（KY201404）

聯(lián)系人：張亞濤；E-mail∶ yataozh@163.com

2016-01-12