粉煤灰烧失量测定方法探讨＊

张亚涛，郑继，秦岭

（安徽省·水利部淮委水利科学研究院，安徽蚌埠 233000）

粉煤灰烧失量测定方法探讨＊

张亚涛，郑继，秦岭

（安徽省·水利部淮委水利科学研究院，安徽蚌埠 233000）

按照标准GB/T 1596-2005中方法检测粉煤灰烧失量，发现存在检测结果为负值的现象，为了解释该现象，完善针对该类粉煤灰烧失量的检测方法，以及给出该检测方法的适用条件，分别按照标准GB/T 176-2008和GB 6730.8-1986对灼烧［（950±25）℃］前后粉煤灰中硫化物和亚铁含量进行测定，同时对灼烧后粉煤灰的颜色不同进行分析。结果表明，粉煤灰中亚铁是引起粉煤灰烧失量为负值的主要原因，亚铁含量与灼烧后粉煤灰颜色有一定相关性，对于灼烧后为红棕色的粉煤灰，应对灼烧前粉煤灰中亚铁含量进行测定，视其对烧失量的影响程度，决定是否对烧失量进行校正。

粉煤灰；烧失量；硫化物；亚铁含量

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收集下来的细灰，其烧失量主要是指其在高温燃烧过程中未燃尽碳，以及少量结晶水、碳酸盐分解出的二氧化碳、硫酸盐分解出的二氧化硫和有机杂质等的含量［1-3］。粉煤灰用于混凝土中时，烧失量大的粉煤灰（一般含碳量大），其需水量比就大，相同配比和原材料条件下，新拌混凝土工作性就较差［4-8］；粉煤灰中未燃碳极易在自身表面形成一层憎水膜，阻止氢氧化钙与其中活性成分的反应，降低粉煤灰的活性（或胶凝系数），对混凝土强度造成不利影响［9-11］；未燃碳对混凝土中一些具有表面活性的外加剂有较强的吸附作用，致使所加外加剂效用降低［9，12-13］；另外，使用大烧失量粉煤灰的混凝土，其后期有增大体积收缩量，进而出现裂缝的风险，影响混凝土的耐久性［12-13］。总之，粉煤灰烧失量的大小，极大地影响着掺加了粉煤灰混凝土的强度、耐久性和外加剂用量等。因此准确测定粉煤灰的烧失量，显得尤为重要。

根据现行标准GB/T 1596-2005 《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中的规定，粉煤灰烧失量的检测方法需参照标准GB/T 176-2008 《水泥化学分析方法》中的第8章“烧失量的测定——灼烧差减法”，方法摘要：试样在（950±25）℃的高温炉中灼烧，驱除二氧化碳和水分，同时将存在的易氧化的元素氧化（通常矿渣硅酸盐水泥应对由硫化物氧化引起的烧失量的误差进行校正，而其它元素氧化引起的误差可忽略不计）。笔者按照上述方法对当地有代表性的3种粉煤灰进行烧失量测定时，发现烧失量测定结果有负值的现象，针对该现象进行了系统的试验分析，最后给出了针对粉煤灰烧失量测定方法的修正措施及其适用情况。

1　实验部分

1.1主要仪器与试样

箱式电阻炉：5-12型，上海路达实验仪器有限公司；

电子天平：AL104型，精度为0.000 1 g，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；

电热鼓风干燥箱：101-2型，北京科伟永兴仪器有限公司；

干燥器：210 mm型，山东浩中化工科技有限公司；

粉煤灰样品：安徽宿州产F类Ⅱ级粉煤灰（编号为A）、安徽蚌埠产F类Ⅱ级粉煤灰（编号为B）和安徽淮南产F类Ⅱ级粉煤灰（编号为C）。

1.2实验方法

将粉煤灰试样在（105±5）℃环境中烘至恒重，称取约1 g（精确至0.000 1 g）试样，放入已经于（950±25）℃灼烧至恒重且在干燥器中冷却至室温的瓷坩埚中，将坩埚盖斜置于坩埚上，放在箱式电阻炉内（尽量放置于炉的中心位置），由低温开始逐渐升高温度，在（950±25）℃下灼烧15～20 min，取出坩埚置于干燥器中，冷却至室温，称量，反复灼烧，直至恒重［14］。

粉煤灰烧失量的质量分数按式（1）计算。

式中：W——烧失量的质量分数，%；

m1——烘干试样质量，g；

m2——灼烧后试样的质量，g。

2　结果与讨论

2.1实验结果

按照标准GB/T 176-2008中的第8章“烧失量的测定——灼烧差减法”，测得A、B和C样烧失量结果如表1所示。

表1　粉煤灰烧失量

2.2结果分析

粉煤灰烧失量一般为正值，但A样烧失量为负值，即粉煤灰试样灼烧后出现质量增加的现象。一般该现象出现于矿粉、矿渣硅酸盐水泥和掺入大量矿渣的其它水泥烧失量的测定（原因是硫化物氧化引起的质量增加）［14-15］，查阅粉煤灰烧失量相关文献资料，没有发现针对该现象的解释。于是，笔者假定粉煤灰烧失量为负值现象也是由于一些物质氧化引起的，根据粉煤灰的主要成分分析，S和Fe两种元素的可能性比较大（S2-氧化为SO42-和FeO氧化为Fe2O3时均增加了O）。因此首先根据标准GB/T 176-2008中的方法，对粉煤灰试样进行硫化物测定（以SO3含量计）；然后再根据标准GB 6730.8-1986 《铁矿石化学分析方法 重铬酸钾容量法测定亚铁量》，测定粉煤灰中亚铁含量。

2.2.1硫化物含量的测定

对（950±25）℃下灼烧前后的粉煤灰试样进行硫化物的测定，参照标准GB/T 176-2008中第10章——“三氧化硫的测定——硫酸钡重量法（基准法）”，测定结果如表2所示，硫化物（以SO3含量计）对粉煤灰烧失量影响校正按式（2）计算。

式中：W'——校正后烧失量的质量分数，%；

W——同公式（1）；

0.8——修正系数，即S2-氧化为SO42-时增加的氧与SO3的摩尔质量比；

W后——灼烧后试料中SO3的质量分数，%；

W前——灼烧前试料中SO3的质量分数，%。

表2　粉煤灰中硫化物对烧失量的影响

从表2中修正值数据可以看出，S不是引起A样烧失量变为负值的原因，并且灼烧前后粉煤灰中硫化物含量的变化，对烧失量的影响很小，可以忽略不计。因此安徽地区F类Ⅱ级粉煤灰烧失量试验结果可以不考虑硫化物氧化的影响。

2.2.2亚铁含量的测定

对（950±25）℃下灼烧前后粉煤灰试样进行亚铁含量的测定，参照标准GB 6730.8-1986中方法，结果如表3所示。亚铁含量对粉煤灰烧失量影响校正按式（3）计算。

式中：W'，W——同公式（2）；

0.143——修正系数，即FeO氧化为Fe2O3时增加的O与Fe的摩尔质量比；

W'前——灼烧前试料中亚铁的质量分数，%；

W'后——灼烧后试料中亚铁的质量分数，%。

表3　粉煤灰中亚铁含量对烧失量的影响

从表3中可以看出，亚铁含量是A样烧失量为负值的主要原因，且亚铁含量对另外两种粉煤灰试样的烧失量也有一定程度的影响，因此在针对烧失量测定值有争议时，安徽地区F类Ⅱ级粉煤灰最好进行亚铁含量测定；灼烧后试样中不含亚铁的原因为亚铁在空气中高温时，全部被氧化为三价铁，因此式（3）可以用式（4）表示。

2.2.3烧失量进行修正的条件

参照标准GB/T 176-2008中第12章“三氧化二铁的测定——EDTA直接滴定法（基准法）”，对灼烧前后粉煤灰试样进行三氧化二铁含量的测定，并且把灼烧前后各粉煤灰试样的颜色进行比对，结果如表4所示。

表4　粉煤灰中三氧化二铁含量与颜色间关系

从表4中可以看出，粉煤灰试样灼烧后，颜色的深浅与其中三氧化二铁含量（FeO氧化成的Fe2O3和原有的Fe2O3之和）的多少直接相关，而灼烧前则看不出该现象。对照表3和表4可以看出，粉煤灰试样灼烧后颜色为红棕色时，其亚铁含量较大，因此对于安徽地区F类Ⅱ级粉煤灰，灼烧后颜色为红棕色时，建议对灼烧前粉煤灰中亚铁含量进行测定，视其对烧失量的影响程度，决定是否对烧失量进行校正。

3　结语

测定粉煤灰烧失量时，建议加入亚铁氧化对结果产生误差的修正部分；针对安徽地区F类Ⅱ级粉煤灰，在对烧失量有争议或灼烧后颜色为红棕色时，建议测定灼烧前试样中亚铁含量，根据其对烧失量影响程度，决定是否对烧失量值进行修正。

［1］ 邓初首.粉煤灰品质指标的解读与灰质评价标准的分析［J］.混凝土，2004（12）∶ 16-18.

［2］ 张俊蓱，何红军.论粉煤灰烧失量对混凝土工作性能的影响［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应用研究［J］.粉煤灰综合利用，2011（6）∶ 59-61.

［4］ 王述银，贾理利，董维佳. I级粉煤灰的减水特性［J］.粉煤灰，2001（3）∶ 12-14.

［5］ 黄兆龙，湛渊源.粉煤灰烧失量及材料配合比对砼工程性质的影响［J］.粉煤灰综合利用，2003（1）∶ 9-13.

［6］ 唐蕾.粉煤灰中烧失量检测的不确定度分析［J］.粉煤灰，2013（5）∶ 5-6.

［7］ 黄兆龙，湛渊源.粉煤灰的物理和化学性质［J］.粉煤灰综合利用，2003（4）∶ 3-7.

［8］ 谭盐宾，李化建，谢永江，等.烧失量和细度对粉煤灰浆体流变特性的影响［J］.铁道建筑，2010（2）∶ 127-129.

［9］ 邓初首.粉煤灰品质指标的解读与灰质评价标准的分析［J］.混凝土，2004（12）∶ 16-18.

［10］ 王立久，艾红梅，王瓒.粉煤灰胶凝系数研究［J］.大连理工大学学报，2002，42（6）∶ 724-727.

［11］ 薛永杰，侯浩波，査进.高烧失量粉煤灰对水泥浆体的力学和耐久性能的影响研究［J］.粉煤灰，2007（4）∶ 24-26.

［12］ 王录学.粉煤灰细度、烧失量指标值在高性能混凝土实际应用中的探讨［J］.交通世界（工程技术），2015（11）∶ 66-67.

［13］ 张祥，姚云德.粉煤灰烧失量对水工混凝土性能影响［J］.水电施工技术，2013（1）∶ 56-59.

［14］ GB/T 176-2008 水泥化学分析方法［S］.

［15］ GB/T 18046-2008 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉［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·水利部淮委水利科学研究院青年科技创新基金项目（KY201404）

联系人：张亚涛；E-mail∶ yataozh@163.com

2016-01-12