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          三峡二期工程中粉煤?#19994;?#20248;选与质量控制  
三峡二期工程中粉煤?#19994;?#20248;选与质量控制
2010-05-29

三峡二期工程中粉煤?#19994;?#20248;选与质量控制

       粉煤灰是从煤粉炉烟道气中收集到的粉末,属人工火山灰质材料,颗粒很小,多?#26159;?#24418;(通称微珠)。掺人混凝土中,它的颗粒形态效应产生减水势能,微集料效应产生致密势能,火山灰质效应产生活化势能;从而起到减少需水量,提高耐久性和抗渗能力,减少收缩,降低内部温升,提高抗拉强度,抗硫酸盐?#36136;矗?#20943;少泌水和抑制碱一骨料?#20174;?#31561;多方面的作用。因此,在混凝土中掺粉煤灰,不仅仅是为了节省水泥,更主要的是为了改善和提高混凝土的性能,粉煤灰是大坝混凝土的重要组份。  

  三峡二期工程用的花岗岩人工骨料,四级配混凝土用水量高达110kg/m3,如此高的用水量必然给混凝?#38142;?#26469;一系列不良后果。必须采取综合措施降低用水量,而掺I级粉煤灰则是降低用水量的重要措施之一。三峡二期工程使用I级粉煤灰数量大,预计用灰量就超过100万t,而且集中在1999年~2001年使用,如1999年用灰28万~30万t,高峰月预计用灰3.2万t。因此,必须做好灰源选择,正?#21453;?#29702;质量与数量的关系,确保合格的粉煤灰大批量、连续、稳定地供应到三峡工地。

1 灰源的选择  

  粉煤?#19994;?#22788;都有,但要获得I级灰却不容易。校国家标准GBl596—91《用于水泥和混凝土的粉煤灰》规定,用作混凝土掺合?#31995;腎级粉煤?#39029;?#21697;应符合下列指标:含水量不大于1%;烧失量不大于4%;细度(0.045mm方孔筛筛余量)不大于12%;需水量比不大于95%;三氧化硫含量不大于3%。为防止混凝土发生碱一骨料?#20174;Γ?#20013;国长江三峡工程标准CIGPC一1998《混凝土用粉煤灰技术要求及检验》还规定粉煤灰中碱含量(Na2O当量计)应不大于1.5%。三峡工程所用的粉煤灰,无疑应按上述指标严格控制质量。

  粉煤?#19994;?#36136;量,受煤种、煤粉磨的型号、锅炉形式(包括容积和高度)、燃烧条件、司炉工的操作(或电脑程控)水平、电厂负荷的波动以及收尘系统运行状态等等因素的影响。其中三氧化琉和含碱量直接与煤的品种有关,在分析调查过的粉煤灰中,三氧化硫很少大于1%;碱含量则有个别厂家高达4%,但向三峡供?#19994;?#21378;家,一般都在1.5%以下,能满足三峡的要求;含水量的控制,关键在于运输和储存时防潮。三峡工程用以运输粉煤?#19994;?#38598;装箱或散装罐,密封性能较好,运到工地后进行检测,含水量多在0.5%以下。所以,在选择灰?#35789;保?#20851;键是看烧失量、细度和需水量比,而需水量比是核心。因为三峡混凝土使用人工骨料,需要掺粉煤灰来帮助改善混凝土的和易性,所以特别看重需水量比这项指标。

   烧失量和需水量比是“先天”条件:烧失量超过标准的粉煤灰,是“先天不足”,三峡工程选择灰?#35789;保?#19981;予考虑;细度粗的粉煤灰,可以通过分选来改善,但烧失量和细度都达到I级灰指标的粉煤灰,需水量比?#28784;?#23450;能达到要求,不少厂家因此而落选;看?#20174;?#21709;需水量比的因素除了烧失量和细度外,还有含珠?#30465;?#24494;珠的粒形状等等因素,是“先天”条件所决定,?#23721;?ldquo;后天”弥补。

   我们从?#23548;?#20013;体会到,在判断一座电厂是否具备生产I级?#19994;?#26465;件?#20445;?#35201;看它煤的品质如何?煤?#35789;?#21542;稳定?燃煤与机组是否匹配?机组大小、锅炉的高度与容积、炉温,电收尘的级数及运行是否正常等。在选定的主供厂中,平圩电厂是比?#31995;?#22411;的一个?#36947;贸?#22320;处淮南,属坑口电厂,煤源稳定;大功率发电机组(单机600MW),锅炉高,燃烧充分;五级电收尘,在第二或第三电场收集的粉煤灰即可达到I级?#19994;?#26631;准,而且质量一直比较稳定。

 2 粉煤?#19994;?#36136;量管理   

   现在选定向三峡供应I级粉煤?#19994;?#26377;5个主供单位,分布在?#19981;鍘?#23665;西、江苏、河南、湖北和重庆等省?#26657;?#36816;输方式为水运、铁路和公路,故要求供?#39029;?#23478;与运输商组成联营体,共同承担供灰任务。在这样庞杂的供灰系统中、怎样才能把好质量关,杜绝不合格的粉煤灰进入施工现场?需要采取一系列的措施:

  (1)以合同为基础,坚持“质量一票否决”的原则。利用市场竞争机制,引入公开招标方式,优选粉煤灰供应厂商。在合同的起草、签约,乃至执行过程中,在国家标准的基础上,结合三峡工程标准,明确并细化粉煤?#19994;?#36136;量标准、交货地点(在三峡坝区)、违约责任。质量指标不合格的产品,严格按合同规定做退货清场处理,并要求供应厂商停供整顿,待质量稳定可靠后方可?#25351;?#36141;销关系并作重点抽查检测。   

    (2)弘扬质量文化,树立并加强质量战略意识,质量竞争意识,质量参与意识。对三峡工程?#27492;担?#31881;煤灰是和水泥同等重要的筑坝材料。水泥厂是生产水泥的专业厂,把水泥质量视作生命,对于水泥厂?#27492;?#26159;顺理成章的。粉煤灰则不同,它产于煤电厂,电厂的任务是发电。粉煤灰最初被看成是废品,由于环保等原因,粉煤灰被列入“废物利用”之列,而“废物利用”所得的经济效益,往往不被大型电厂的领导所重视。所以,必须反?#27492;得?#31881;煤灰对水工混凝土的重要作用,电厂的厂长要树立资源意识和产品意识,把粉煤灰真正看作是一种资源,是本厂的正式产品,从战略上要象水泥厂的厂长关心水泥质量一样关心粉煤?#19994;?#36136;量。

  (3)供?#19994;?#21378;必须建立和完?#21697;?#29028;?#19994;?#36136;量保证系统,建立能够切?#20302;?#25104;粉煤灰质量检测任务的试验室。粉煤灰必须通过本厂试验室质检,确认合格方可出厂。为确保运到三峡工地的粉煤灰合格,建议各厂应注意掌握“内控指标”,“内控指标”和国家标准比较,有一定的富余度,例如国家标准规定粉煤?#19994;?#32454;度(0.045mm筛余量)不大于12%,出厂的粉煤灰细度最好控制在8%以下,才能确保合格。  

  (4)粉煤灰应有出厂合格证,合格证的内容应包括:合格证编号、厂名及批号、粉煤灰生产及出厂日期、数量及质量检验结果。散装罐上应有铭牌,铭牌上标注厂名、批号、出厂日期及粉煤?#19994;?#31561;级。在粉煤?#39029;?#21378;的同?#20445;?#35201;求各厂家将该批粉煤?#19994;?#21512;格证传真给三峡工程粉煤灰质检站。  

  (5)三峡工程粉煤灰质检站由三峡开发总公司委托长江科学院组建。质检站的任务是:按?#23637;?#23478;标准的规定对进入施工现场之前的粉煤灰进行质量检测;不定期赴厂检查供?#39029;Ъ业?#36136;量控制系统的运行情况;帮助厂家培训质检人?#20445;?#21327;助三峡总公司物资部处理粉煤灰质量争议以及组织质检对比试验等,除了发现问题及时?#20174;?#22806;,每月还要履行报告职能,将质检信息反馈到粉煤灰供应厂家、业主及施工、监理单位。   

  (6)三峡主体工程现有拌和系统5个,主供水泥的厂家有3个,主供粉煤?#19994;?#21378;家达6个。水泥和粉煤灰虽然都必须符合国家标准,才能进入现场,但符合国家标准的产品,并?#28784;?#23450;是“完全一样”的产品,例如:路璜电厂粉煤?#19994;腇e203含量比其它电厂的粉煤灰高(约18%),堆积密度也高于别的粉煤灰(可达900~1000kg/m3)。这些未列入国家标准的指标,对混凝土配合比设计有一定影响。此外,不同厂?#19994;?#31881;煤灰与不同厂?#19994;?#27700;泥?#37096;?#33021;存在“适应性”的问题。为了避免变更原材料而导致频繁地调整混凝土的配合比,粉煤灰和水泥的供应都必须有序并且力求固定。供灰集团与拌和楼的供需关系一旦确定了,就尽可能不再改变。

 3 关于质检测试方法的商榷

  3.1 含水量的测定   GB1596—91、GBJl46—90《粉煤灰混凝土应用技术规范》、中国长江三峡工程标准CTGPC一1998《混凝土用粉煤灰技术要求及检测》以及类似的应用粉煤?#19994;?#37096;门标准和行业标?#32423;?#35268;定,粉煤?#19994;?#21547;水量测定按GBl76进行。GBl76是《水泥化学分析方法》,但我们查阅了G13176—87和GB13176一1996,都未查到含水量的测定方法。据我们回忆,大概从1976年以后,GBl76就没有列入含水量的测定方法。虽然含水量的测定很简单,就是称取一定量的粉煤灰试样,在105℃烘至恒重,但既然GBl76没有列入(或者说早就删去了)含水量的测定方法,又怎样去按照执行?显然是编?#21697;?#29028;灰标准时疏忽了!

 3.2 需水量比测定   GBl596—91附录B中列出粉煤灰需水量比测定方法,其原理“是依GB2419分别测定试验样品和对比样品达到同一流动度125~135mm范围的加水量之比”。这里所说的试验样品,是由90g粉煤灰,210g硅酸盐水泥和750g标准砂均匀混合而成;对比样品则是300g硅酸盐水泥和750g标准砂。

   使用硅酸盐水泥进行试验,本?#35789;?#24456;明确的,GBl75—85规定:凡由硅酸盐水泥熟料,适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐水泥,所以这里所指的硅酸盐水泥?#23548;?#19978;是纯熟料水泥。但GBl75—92将硅酸盐水泥分为两种类型,I型不掺混合材, Ⅱ型掺不超过水泥重量5%的石灰石或矿渣。于是就产生可不可以使用P.Ⅱ型硅酸盐水泥做粉煤?#19994;?#38656;水量比试验的问题。这是由于所引用的标准修改以后带来的问题。对于三峡工程粉煤灰检测,我们建议使用中热硅酸盐水泥,因为这种水泥?#23548;?#19978;是纯熟料水泥,而且?#36136;?#24037;程正在使用的水泥,可使试验?#19994;?#32467;果与现场?#23548;?#26356;加吻合。但这只是根据三峡实情采取的措施,并未正面回答可不可以用P.Ⅱ型水泥的问题。   

   需水量比的试验步骤是:“按GB2419进行”,分别测定试验样品的流动度达到125~135mm时的需水量W1和对比样品达到同一流动度时的需水量W2,W1/W2×100就是需水量?#21462;?#25105;们发现,上述的试验步骤,虽然只有100字左右,却起码可以有三种不同的理解(略),我们认为比较合理的,也是我们现在采用的办法是:G13/T2419-94《水泥?#33655;?#27969;动度测定方法》规定,“试验条件与GBl77有关规定一致”,“?#33655;?#21046;备按GBl77有关规定进行”。因此,我们认为对比样品应按0.44水灰比加水(300g水泥的用水量为132m1)。这样不仅可以和?#33655;?#24378;度试验时的用水量一致,使GBl596和GB2419、GBl77之间直接联系起来,而且从对水泥基本性质的要求来考虑。按0.44水灰比加水,硅酸盐水泥(我们用中热硅酸盐水泥)?#33655;?#30340;流动度应该能够达到,而且肯定能够达到125~135mm。用0.44水灰比测得对比样品的流动度以后,即以此为准,调整试验样品的用水量,使之达?#25509;?#23545;比样品相同的流动度,例如,0.44水灰比时对比样品的流动?#20219;?28mm,则试验样品应调整用水量,使流动度也在128mm,两者用水量之比就是需水量?#21462;?#36825;里。对比样品的加水量是固定的。

3.3 细度测定   归纳起来,GB1596—91附录A规定测定粉煤灰细度的方法是:称取50g试样,精?#20998;?.1g,倒入0.045mm方孔筛上,放在气流筛析仪上筛3min,负压大于2000Pa即为工作正常,称量筛余物,准?#20998;?.1g。我们的理解,这个试验方法的原理是将小于0.045mm的粉煤灰“全部”筛去,称量大于0.045mm的粉煤灰。这项试验受一些外界条件的影响,例如:

   ①试验方法中没有规定筛子直径。而现在市售的筛析仪有不同型号,筛子的直径和边框的高度也有所不同。?#29575;?#35777;明,样品数量、负?#36141;?#25511;制时间相同,在直径为200mm筛子过筛和在150mm筛子上过筛的效果是?#28784;?#26679;的,也就是筛余量测定的结果?#28784;?#26679;。

   ②在测定细度?#20445;?#31881;煤灰试样必须十分干燥,但有些地区湿度大,?#35789;?#23558;粉煤灰烘?#29028;?#24178;,在称样和筛析过程中,粉煤灰?#19981;?#21560;湿在筛面上滚成小球,未能穿过筛孔细灰因此成了“筛余物”。这样,试验的结果不能?#20174;?#31881;煤?#19994;?#30495;实细度,也就是在大于2000Pa的负压下筛3min试验?#28784;?#23450;可以终结。我们认为,应该针对上述情况作一些补充规定,特别是关于试验是否可以认定已经终结,?#35789;?#21542;可认为小于45μ的颗粒已“完全”通过筛子的规定。

 3.4 烧失量的测定   G13/T176—1996烧失量的测定方法提要:“试样在950一1000℃的马弗炉中灼烧,去除水分和二氧化碳,……”。看来,测定水泥的烧失量是把水分包括在内的。我们认为,粉煤?#19994;?#28903;失量不应该把水分包括在内,因此,测定粉煤?#19994;?#28903;失量也不应该完全按GB/T176-1996,而应补充有关扣除水分的规定。

 4 关于?#24066;?#35823;差  

   粉煤灰既已成为重要的建筑材料。有明确的质量指标,供方在交货前必须进行质量检验,以确认其品质。为确保工程质量,需方也有权抽样检测。三峡工程除了建立专门的质检?#23601;猓?#36824;有施工、监理以及三峡工程试验中心等单位也随机抽样检测。为了使各单位的检测结果有可比性,不但试验方法应该规定得尽可能严密,还应该规定?#24066;?#35823;差范围。在用作混凝土掺合?#31995;?#20116;项指标中,含水量?#23548;?#19978;没有试验方法(己如前述),?#27604;灰?#27809;有“?#24066;?#35823;差”可循。烧失量和三氧化硫含量控GBl76进行,虽然感到?#24066;?#35823;差太大。不过总算有据可?#39304;?/font>

   细度和需水量比则不同,国家标准中没有规定?#24066;?#35823;差范围,我们建议,需水量比?#24066;?#35823;差为1%比较合适,因为需水量比不取小数点后的数?#25285;?#25152;以?#24066;?#35823;差也不能取小数点后的数?#25285;?#22914;果?#24066;?#32477;对误差为2%,则太宽,看来也只能定为1%。细度的?#24066;?#35823;差、我们建议为0.2%,因为50g试样筛余×2就是细度百?#36136;?#32780;试验方法规定筛余物称量准?#20998;?.1g,例如,某灰样筛余物为3.1g,细度则为6.2%(3.1×2)。所以我们建议?#24066;?#32477;对误差定为0.2%,是否合适,需通过?#23548;?#26816;验。

  三峡工程还要求控?#21697;?#29028;?#19994;?#21547;碱量,含碱量的测定,可按GB/T176一1996进行,分别测定K2O、Na2O,Na2O的百分含量,然后按0.658K2O十Na2O换算成碱百分含量。该标准规定,不同试验室测定K2O和Na2O?#24066;?#32477;对误差都是0.15%,如果两者都是正误差或者都是负误差,则含碱量的?#24066;?#32477;对误差可达0.15%×0.658十0.15%=0.25%,我们认为对于测定水泥(或熟料)含碱量?#27492;担市?#35823;差这样大,是?#23721;?#25509;受的,因为三峡工程要求粉煤?#19994;?#21547;碱量不大于1.5%,而且一般认为,粉煤灰中的“有效碱”?#24509;?#27979;定出的含碱量的1/4。以上关于试验方法和?#24066;?#35823;差的叙述,是我们个人的意见、不全面、也?#28784;?#23450;正确,但绝对不是小题大做。国家标准(强制性和推荐性的)应具备严格、严肃、严密和可操作性,而上?#37995;?#39064;有些属于编制标准时疏漏了,有些则是?#28784;?#29992;的标准作了修改,而标准本身没有及时同步修改,以致衔接不起来。

  三峡工程用灰量大,涉及面广,供灰和用?#19994;?#21333;位多,粉煤灰质量要求高,必须有统一而严密的规范,才能保证粉煤?#19994;?#36136;量,进而为确保工程质量提供有利条件。?#29575;?#19978;、国家标?#23478;?#24212;该在执行一段时间(一般为五年)以后,通过?#23548;?#21457;现问题,作必要的修改。我们这些意见,是在三峡工程建设中执行国家标准时发现的,现在提出来。希望受到重视,经过?#33268;邸?#36798;到共识,使国家标?#32423;?#24471;更完善。同?#20445;?#36824;可以视为从一个小的侧面?#20174;?#20986;三峡工程的建设带动着科技进步。


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