混凝土施工后出现以下异常现象:大量冒泡、硬化后表面空鼓、体积增大甚至开裂,搅拌站试块也出现体积膨胀。实测混凝土含气量高达10%,抗压强度降低30%。该异常引起极大重视,初步判断是由混凝土原材料中某些化学成分异常反应持续产生气体所致。

原因分析

从生产搅拌楼筒仓和料场提取样品,进行试拌和试块制作,发现仅水泥+粉煤灰胶砂发生明显膨胀,其他无明显变化,外加剂无影响。初步锁定粉煤灰异常。

试验方案

采用胶砂试验,对比水+水泥、水+水泥+粉煤灰、水+水泥+矿粉组。结果表明,粉煤灰组发生明显膨胀。

进一步分析

将样品浸入60~70℃水中,未释放气体,但浸入氢氧化钠溶液后,粉煤灰发生剧烈反应并释放刺鼻气体。气体使湿润石蕊试纸变蓝,初步判断为氨气。粉煤灰样品可直接闻到疑似氨味。XRD试验显示样品中未检出单质铝,但检出硫酸铵和硫代硫酸铵。

氨含量检测

将粉煤灰样品送权威检测机构进行气体成分判定和氨含量测定,结果显示粉煤灰与氢氧化钠反应释放氨气,含量分别为0.034%和0.024%,对室内空气质量产生危害。

综合分析

主要原因:粉煤灰中含有有害杂质(硫酸铵、硫代硫酸铵或单质铝),在混凝土水化过程中强碱性环境下释放大量气体。
粉煤灰中氨气的来源:
①非常规氨法脱硫残留
②脱硫产物人为混入粉煤灰运输环节
虽然XRD未检出单质铝,但其存在有一定可能性,因电厂为实现零排放生产加气混凝土砌块,需使用铝粉作为发泡剂。

预防措施

采用氢氧化钠溶液模拟混凝土强碱性环境,作为检验试剂,反应温度60~70℃,加快反应进程。

结论

混凝土“冒泡”和膨胀原因是粉煤灰中含有硫酸铵、硫代硫酸铵和氨气,并可能含有单质铝。这些有害杂质在碱性环境下都会释放气体,对混凝土造成危害。