GBT1596-2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標(biāo)準(zhǔn)介紹

1、GBT1596-2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)介紹2017年7月12日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布了GB/T1596-2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰新標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施日期為2018年6月1日。替代GB/T1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰。粉煤灰的形成過(guò)程決定了其主要化學(xué)組成為SiO2和Al2O3，含有少量CaO，具有火山灰性。粉煤灰活性主要來(lái)源于SiO2和Al2O3，活性組分越多，粉煤灰的活性也越高。綜合調(diào)研結(jié)果和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)情況，新標(biāo)準(zhǔn)增加了F類粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3總量不低于70%，C類粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3總量不低于50%。GBT1596-

2、2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)介紹1標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介我國(guó)20世紀(jì)70年代末首次制定了GB/T1596-1979用于水泥和混凝土中的粉煤灰，1991年和2005年對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行了兩次修訂，GB/T1596-2005為現(xiàn)行版本，該標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)范我國(guó)粉煤灰在水泥和混凝土中應(yīng)用起到了重要作用。近幾年，隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展和國(guó)家環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，燃煤電廠脫硫和脫硝工藝普遍實(shí)施，產(chǎn)生了一定量的脫硫粉煤灰和脫硝粉煤灰，還有循環(huán)流化床鍋爐燃燒產(chǎn)生的固硫灰（渣）等，造成粉煤灰的品質(zhì)、排放量和排放種類發(fā)生了變化，其中不乏劣質(zhì)和假冒偽劣粉煤灰，對(duì)水泥和混凝土的質(zhì)量造成不利影響。此外，隨著我國(guó)水泥生產(chǎn)工藝水平的提高

3、，水泥品質(zhì)如流動(dòng)度等也發(fā)生變化，粉煤灰需水量比試驗(yàn)已不能滿足當(dāng)前要求，因此，標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位于2012年提出了GB/T1596-2005標(biāo)準(zhǔn)修訂建議書(shū)。國(guó)標(biāo)委綜合201292號(hào)文下達(dá)“GB/T1596-2005用于水泥和混凝土中的粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)修訂”計(jì)劃，項(xiàng)目編號(hào)為20121823-T-609。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位為中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院、長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院。歷經(jīng)3年的調(diào)研和試驗(yàn)研究，2016年4月通過(guò)全國(guó)水泥標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的審查，2017年7月12日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布了GB/T1596-2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰新標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施日期為2018年6月1日。2GB/T1596

4、-2017新標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容介紹GB/T1596-2017是在GB/T1596-2005標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，廣泛調(diào)研并征求意見(jiàn)，進(jìn)行大量試驗(yàn)，并參考國(guó)外先進(jìn)國(guó)家粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)情況而完成，新標(biāo)準(zhǔn)既考慮國(guó)內(nèi)粉煤灰生產(chǎn)利用現(xiàn)狀，又進(jìn)一步吸納了國(guó)外粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。本文結(jié)合新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，對(duì)GB/T1596-2017新標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容介紹如下。2.1增加了規(guī)范性引用文件由于新標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求中增加粉煤灰密度，氧化硅、氧化鋁和氧化鐵總量，半水亞硫酸鈣等指標(biāo)，因此第2章規(guī)范性引用文件中增加了GB/T208水泥密度測(cè)定方法、GB/T5484石膏化學(xué)分析方法等引用文件；同時(shí)由于粉煤灰和水泥相比，兩者顆粒形貌和密度相差較大，45m標(biāo)準(zhǔn)

5、篩的校準(zhǔn)宜采用粉煤灰國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣品，因此增加了GSB08-2506粉煤灰細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)樣品。2.2規(guī)范了粉煤灰定義為明確粉煤灰定義，在原有定義基礎(chǔ)上增加備注，即：粉煤灰不包括以下情形：1）和煤一起煅燒城市垃圾或其他廢物時(shí)；2）在焚燒爐中煅燒工業(yè)或城市垃圾時(shí)；3）循環(huán)流化床鍋爐燃燒收集的粉末。2.3拌制混凝土和砂漿用粉煤灰中級(jí)粉煤灰的細(xì)度指標(biāo)放寬，同時(shí)增加強(qiáng)度活性指數(shù)指標(biāo)隨著我國(guó)燃煤電廠工藝水平提高，粉煤灰品質(zhì)發(fā)生變化，很多細(xì)度超出2005版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，但是其他理化性能符合級(jí)粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)要求的粉煤灰，被排除在外。為了提高粉煤灰的利用率，新標(biāo)準(zhǔn)在調(diào)研和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，組織研究了細(xì)度對(duì)需水量比、燒失量、強(qiáng)度活性

6、指數(shù)及其他性能的影響。結(jié)果表明，細(xì)度從23%增加至35%，粉煤灰的需水量比、燒失量、強(qiáng)度活性指數(shù)、三氧化硫含量、游離氧化鈣含量、安定性等基本性能并沒(méi)有明顯改變；當(dāng)細(xì)度超過(guò)35%之后，需水量比、燒失量、三氧化硫含量、游離氧化鈣含量、安定性等性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但強(qiáng)度活性指數(shù)低于70%（平均強(qiáng)度活性指數(shù)68%）。綜合以上研究，新標(biāo)準(zhǔn)將第6章6.1條拌制混凝土和砂漿用粉煤灰技術(shù)要求中，級(jí)粉煤灰的細(xì)度指標(biāo)由原來(lái)的45m方孔篩篩余不大于25%改為不大于30%，同時(shí)增加強(qiáng)度活性指數(shù)不小于70%。以上變化，不僅提高了粉煤灰整體品質(zhì)，而且在滿足技術(shù)要求的前提下，提高了粉煤灰的利用率，符合我國(guó)當(dāng)前節(jié)能減排和綜合

7、利用政策。2.4修改級(jí)粉煤灰燒失量指標(biāo)粉煤灰中的燒失量主要指未燃盡碳，質(zhì)輕而多孔，吸水性強(qiáng)。對(duì)水泥、混凝土而言它是有害成分。燒失量的高低對(duì)強(qiáng)度影響不大，主要影響混凝土耐久性。隨著我國(guó)燃煤電廠工藝水平提高，粉煤灰品質(zhì)發(fā)生變化，特別是燒失量大大降低。調(diào)研和試驗(yàn)研究結(jié)果表明，粉煤灰燒失量絕大多數(shù)都在10%以下，平均值為3.41%，燒失量普遍低，表明我國(guó)當(dāng)前鍋爐燃燒水平明顯提高，只有一些小規(guī)模電廠，燃燒工藝不穩(wěn)定，煤粉燃燒效果差而造成燒失量高。因此新標(biāo)準(zhǔn)將拌制混凝土和砂漿用粉煤灰技術(shù)要求中級(jí)粉煤灰燒失量由不大于15.0%改為不大于10.0%。2.5增加粉煤灰密度指標(biāo)密度與粉煤灰的碳分、多孔玻璃體及密實(shí)

8、玻璃珠的相對(duì)含量有關(guān)。經(jīng)燃燒后的煤粉可形成理化性能不一的多種顆粒成分，這些成分由于氧化鐵含量及孔隙率的差別，其密度波動(dòng)范圍較大。粉煤灰的形成過(guò)程決定了粉煤灰的密度值，假冒粉煤灰與普通煤粉爐產(chǎn)生的粉煤灰密度不同。新標(biāo)準(zhǔn)在研究試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)全國(guó)的粉煤灰密度進(jìn)行調(diào)研，共得到181個(gè)樣品結(jié)果，調(diào)研的樣品密度最大值2.73g/cm3，最小值2.11g/cm3，平均值2.37g/cm3，普通煤粉爐粉煤灰的密度都在2.60g/cm3以下，循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的固硫灰密度較普通粉煤灰密度大，基本在2.60g/cm3以上。日本標(biāo)準(zhǔn)JISA6201中要求粉煤灰密度不低于1.95g/cm3，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMC618-

9、2012a和歐洲標(biāo)準(zhǔn)BSEN450-1-2005中未對(duì)粉煤灰密度進(jìn)行限定，只對(duì)密度均勻性有要求。綜合調(diào)研結(jié)果和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)情況，新標(biāo)準(zhǔn)增加了密度指標(biāo)不大于2.60g/cm3。2.6增加氧化硅、氧化鋁和氧化鐵總量指標(biāo)粉煤灰的形成過(guò)程決定了其主要化學(xué)組成為SiO2和Al2O3，含有少量CaO，具有火山灰性。粉煤灰是燃煤電廠的副產(chǎn)品，屬鋁硅玻璃質(zhì)物質(zhì)。從化學(xué)組成上看，粉煤灰活性主要來(lái)源于SiO2和Al2O3，活性組分越多，粉煤灰的活性也越高。在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)粉煤灰化學(xué)分析進(jìn)行調(diào)研匯總，最后收集到165個(gè)粉煤灰樣品分析結(jié)果。從分析結(jié)果來(lái)看，粉煤灰主要化學(xué)組成為SiO2和Al2O3，F(xiàn)類粉煤灰SiO2+Al2

10、O3+Fe2O3總量在70%以上（只有1個(gè)樣品為69.39%，該樣品燒失量15.68%，已不在本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)）；C類粉煤灰（高鈣灰）或者循環(huán)流化床固硫灰SiO2+Al2O3+Fe2O3總量低于70%，其中C類粉煤灰（高鈣灰）的SiO2+Al2O3+Fe2O3總量在50%以上，循環(huán)流化床固硫灰由于摻入大量固硫劑，CaO含量在20%以上，SiO2+Al2O3+Fe2O3總量小于50%，與上述F類和C類粉煤灰明顯不同。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMC618-2012a中要求N類和F類粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3總量不小于70%，C類粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3總量不小于50%。歐洲標(biāo)準(zhǔn)BSEN4

11、50-1-2005中要求粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3總量不小于70%。綜合調(diào)研結(jié)果和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)情況，新標(biāo)準(zhǔn)增加了F類粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3總量不低于70%，C類粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3總量不低于50%。2.7增加粉煤灰半水亞硫酸鈣指標(biāo)2014年7月1日開(kāi)始，火電廠實(shí)施更加嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，其中火電廠燃煤鍋爐二氧化硫排放濃度限值為100mg/Nm3，重點(diǎn)地區(qū)為50mg/Nm3，氮氧化物（以NO2計(jì)）排放濃度限值為100mg/Nm3，為此火電廠將采取嚴(yán)格的脫硫脫硝措施降低二氧化硫和氮氧化物等排放。脫硫和脫硝工藝大面

12、積實(shí)施可能會(huì)對(duì)粉煤灰造成影響，為保證脫硫脫硝后粉煤灰的品質(zhì)和質(zhì)量，新標(biāo)準(zhǔn)在研究過(guò)程中對(duì)脫硫粉煤灰和脫硝粉煤灰進(jìn)行了調(diào)研和試驗(yàn)研究。1）脫硫粉煤灰。脫硫粉煤灰與脫硫工藝有關(guān)，不同工藝對(duì)粉煤灰的影響也不同，目前我國(guó)脫硫工藝90%為濕法的石灰石/石灰-石膏脫硫，產(chǎn)生脫硫石膏，但對(duì)粉煤灰品質(zhì)沒(méi)有影響。另外尚有少數(shù)電廠采用半干法和干法工藝，產(chǎn)生的脫硫粉煤灰中含有半水亞硫酸鈣，質(zhì)量波動(dòng)大，且半水亞硫酸鈣易造成水泥凝結(jié)時(shí)間異常，從而影響工程質(zhì)量。試驗(yàn)表明，半水亞硫酸鈣不大于3.0%時(shí)對(duì)水泥混凝土影響較小，因此，新標(biāo)準(zhǔn)中增加了半水亞硫酸鈣指標(biāo)，即：當(dāng)采用干法或半干法脫硫工藝時(shí)產(chǎn)生的粉煤灰需檢測(cè)半水亞硫酸鈣含量

13、，且其含量不大于3.0%。2）脫硝粉煤灰。國(guó)內(nèi)外研究表明，受脫硝工藝的直接影響，脫硝粉煤灰的性能有可能發(fā)生改變：低氮燃燒中由于燃燒溫度較低、燃燒氧氣不足，原煤若燃燒不充分，未燃盡碳組分較多，從而含碳量較高，即燒失量較大；脫硝工藝過(guò)程中脫硝劑（尿素、氨等）、脫硝產(chǎn)物若逸出不盡，殘留粉煤灰中，會(huì)導(dǎo)致粉煤灰中銨鹽等化學(xué)成分偏高。脫硝工藝的運(yùn)行可能改變粉煤灰基本性能，進(jìn)而對(duì)脫硝粉煤灰的處置和綜合利用帶來(lái)不利的影響。新澆混凝土使用脫硝后的粉煤灰可能會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象：混凝土澆筑后，表面有較大氣泡冒出，混凝土硬化后，表面留有黃色斑跡或泡眼痕跡。通過(guò)對(duì)電廠和混凝土用戶單位的廣泛調(diào)研，結(jié)果表明，我國(guó)的大型電廠采用

14、脫硝工藝后，通過(guò)嚴(yán)格控制可生產(chǎn)出滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的粉煤灰，目前部分中小規(guī)模電廠，由于脫硝工藝不完善導(dǎo)致粉煤灰中附著氨離子含量較高，帶有刺激性氣味，同時(shí)附著氨離子隨著時(shí)間推移會(huì)逐漸消減，取樣代表性存在困難；混凝土用戶反映，一年中遇到一兩次氨味較重的粉煤灰，處理方式均為退貨。此外，脫硝粉煤灰中氨的檢測(cè)方法尚未完善，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)脫硝灰技術(shù)指標(biāo)暫不規(guī)定。今后標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位將進(jìn)一步針對(duì)電廠脫硝灰，開(kāi)展工藝調(diào)研和不同時(shí)段脫硝灰的性能研究，制定適宜的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)，待成熟后在下一次修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)增加脫硝粉煤灰技術(shù)指標(biāo)和試驗(yàn)方法。2.8增加放射性試驗(yàn)樣品配比由于粉煤灰在水泥和混凝土中的摻量大多為20%40%，因此，新標(biāo)準(zhǔn)

15、在放射性試驗(yàn)中增加樣品配比，將粉煤灰與符合GB175要求的硅酸鹽水泥按質(zhì)量比11混合均勻，按GB6566檢測(cè)放射性。同時(shí)，放射性指標(biāo)由2005版標(biāo)準(zhǔn)中“合格”明確為“符合GB6566中建筑主體材料規(guī)定要求?！?.9細(xì)度試驗(yàn)方法修改2005版標(biāo)準(zhǔn)中粉煤灰細(xì)度試驗(yàn)方法采用附錄A中方法檢測(cè)，此方法與GB/T1345水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法中篩析法類似，因此，本次標(biāo)準(zhǔn)將附錄A去掉，直接采用GB/T1345水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法中45m負(fù)壓篩析法進(jìn)行。與GB/T1345水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法區(qū)別是粉煤灰細(xì)度試驗(yàn)時(shí)篩析時(shí)間為3min。篩網(wǎng)的校正采用符合GSB08-2506規(guī)定或其他同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣品。篩析100

16、個(gè)樣品后進(jìn)行篩網(wǎng)的校正。在此需要說(shuō)明，由于粉煤灰顆粒很細(xì)，易受潮團(tuán)聚，因此2005版標(biāo)準(zhǔn)中，附錄A粉煤灰細(xì)度試驗(yàn)方法中，A.4規(guī)定，粉煤灰細(xì)度試驗(yàn)前，將樣品置于溫度為105110烘干箱內(nèi)烘至恒重，取出放在干燥器中冷卻至室溫，再進(jìn)行篩分試驗(yàn)。新標(biāo)準(zhǔn)將附錄A粉煤灰細(xì)度試驗(yàn)方法取消，改為按GB/T1345中45m負(fù)壓篩析法進(jìn)行，但是GB/T1345水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法中，沒(méi)有說(shuō)明將樣品烘干恒重的內(nèi)容，因此本文特此說(shuō)明，GB/T1596-2017新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，其中的粉煤灰細(xì)度試驗(yàn)，應(yīng)將樣品置于溫度為105110烘干箱內(nèi)烘至恒重，取出放在干燥器中冷卻至室溫，再進(jìn)行篩分試驗(yàn)。2.10需水量比試驗(yàn)方法修改

17、粉煤灰的“需水量比”指標(biāo)對(duì)工程應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。但是2005版標(biāo)準(zhǔn)需水量比測(cè)定方法附錄B中，規(guī)定對(duì)比水泥膠砂流動(dòng)度在130140mm范圍內(nèi)，已不符合當(dāng)前的需要，因?yàn)榻?0年來(lái)，隨著我國(guó)水泥生產(chǎn)技術(shù)水平發(fā)展及混合材摻加等變化，近幾年水泥膠砂流動(dòng)度較以前普遍增大。以PO42.5水泥為例，其膠砂流動(dòng)度已由十年前的135mm左右增大到150mm左右。為驗(yàn)證這一變化，標(biāo)準(zhǔn)起草單位組織在全國(guó)范圍內(nèi)選取10家代表性水泥廠PO42.5水泥，進(jìn)行膠砂流動(dòng)度驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果在142164mm之間，平均值為152mm，見(jiàn)表1。因此新標(biāo)準(zhǔn)將2005版附錄B中對(duì)比水泥的膠砂流動(dòng)度由130140mm改為145155mm，以適應(yīng)當(dāng)前粉煤灰水量比試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)比膠砂流動(dòng)度的實(shí)際情況。3結(jié)論（1）新標(biāo)準(zhǔn)參考國(guó)際先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)如美國(guó)、歐洲和日本等粉煤灰相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將級(jí)粉煤灰細(xì)度指標(biāo)適當(dāng)放寬，增加強(qiáng)度活性指數(shù)指標(biāo)，級(jí)粉煤灰燒失量指標(biāo)降低，在滿足技術(shù)要求的前提下進(jìn)一步提高粉煤灰利用率，符合我國(guó)當(dāng)前節(jié)能減排與綜合利用方針政策，同時(shí)與國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步接軌。（2）新標(biāo)準(zhǔn)充分考慮我國(guó)當(dāng)前電廠燃煤鍋爐變化及粉煤灰資源緊缺等造成假冒偽劣粉煤灰充斥市場(chǎng)，增加粉煤灰密度指標(biāo)，氧化硅、氧化鋁和氧化鐵總量指標(biāo)，在一定程度上限制了假冒粉煤灰的應(yīng)用，進(jìn)一步保證了水泥和混凝土的質(zhì)量。