2.3 微观形貌

图3（a）和图3（b）为OF 灰的低倍和高倍SEM照片， 由图看出，OF 灰的颗粒以大小不一的球形颗粒为主，球形微珠表面光滑，结构比较致密；且有很少量不规则形状的颗粒。图3（c）和图3（d）为CFB灰的低倍和高倍SEM 照片， 由图看出，CFB 灰多数为不规则、结构疏松的渣状颗粒，粒径较大；这主要是由于循环流化床锅炉的燃烧温度在850～950 ℃，通常将炉内温度控制在不使灰熔化的温度，所以在CFB 灰中不存在形成球形微珠的条件， 而OF 灰经1 400 ℃以上的高温迅速冷却， 在表面张力的作用下收缩成球形颗粒， 所以玻璃相在OF 灰中占有很大比例。

2.4 化学性质

（1）化学成分

粉煤灰的化学成分是评价粉煤灰质量高低的重要技术参数。粉煤灰的形成与原煤、燃烧形式和集灰方式等有关，其化学成分变化范围很大。因此，对其成分分析，是决定如何合理、有效利用粉煤灰的关键性工作之一。

表2 为各原材料的化学组成情况。由表2 可知，OF 灰与CFB 灰相比，SiO2含量相差不大；CFB灰SO3含量略高于OF 灰， 这可能低温燃烧下的煤中SO3更易留存于粉煤灰中；Al2O3和Fe2O3的含量主要取决于煤种，两类灰的Al2O3和Fe2O3含量基本相仿。

（2）烧失量

由表2 可知，CFB 灰的烧失量高于OF 灰的，烧失量的高低主要由粉煤灰中的碳粒含量决定的；由于循环流化床锅炉的燃烧温度在850～950 ℃，燃烧不完全，因此，有一定量的惰性碳没有完全燃烧，导致CFB 灰的烧失量比较高；随着科技的发展，新旧炉型的不同也会对烧失量产生影响。

2.5 物相组成

图4 为两类粉煤灰的X 射线衍射图。与标准卡片库对比可知，OF 灰主要含有石英、莫来石和赤铁矿，CFB 灰中主要晶相为石英， 不同煤种由于其化学成分不尽相同，因此，形成的粉煤灰中除了石英还可能包括赤铁矿、硬石膏等；CFB 灰与OF 灰主要区别在于CFB 灰中几乎不存在莫来石相，这主要是由于两者的不同燃烧条件决定的，由于循环流化床锅炉燃烧温度比较低（850～950 ℃）， 而莫来石一般在1 150 ℃以上形成。

2.6 蒸压加气混凝土（AAC）的性能

AAC 的水化产物组成、组成含量和形态结构是决定其性能的最终因素。图5 为OFAAC 和CFAA的XRD 图，由图5 可知，粉煤灰AAC 的水化产物主要组成是石英、托勃莫来石、C-S-H（Ⅰ）以及水化石榴石。

（1）AAC 抗压强度

表3 为两类粉煤灰蒸压加气混凝土的物理力学性能试验结果。

由表3 可知，OFAAC 抗压强度均达到B05 级、A3.5 优等品要求，而CFBAAC 中只有CFBAAC4 达到B05 级、A2.5 合格品要求。两类粉煤灰AAC 抗压强度存在较大差异的原因可能是：OFAAC 采用的OF 原料中SiO2和Al2O3呈无定形，活性大，有利于促成C-S-H（Ⅰ）和托勃莫来石产物的生成， 如图5 中所示，OFAAC 系列中CS-H （Ⅰ） 和托勃莫来石产物衍射峰强度明显高于CFBAAC 系列， 从而大大提高基体的强度；而CFBAAC 样品中托勃莫来石和C-S-H（Ⅰ）产物相对较少，水化石榴石较多，这可能是导致制品强度较低的原因之一。

CFB 灰相较于OF 灰烧失量高， 即粉煤灰中的含碳量高。碳是一种疏松多孔物质，有很强的吸水性，导致粉煤灰需水量大，为满足生产过程中所需的一定流动度，需要较高的水料比，在蒸压养护过程中绝大部分以自由水而非离子水形式存在，蒸压养护完成后，留下较多的毛细孔，密实度减小，制品质量降低；另外，含碳量高，在水化反应过程中，水会在碳的表面形成一层憎水性薄膜，不利于水分向粉煤灰内部的渗透，影响水化产物的生成，进而影响AAC 制品的强度。相对而言，CFBAAC4 强度较高，可能由于烧失量较小，且对基体骨架起到支撑作用的SiO2含量较高。

（2）抗冻性

OFAAC 系列样品经抗冻融试验后，外观无剥落现象，较为完整；强度和质量损失较小，强度符合A3.5 优等品要求，质量损失在3.5 %以内，单项指标符合国标的要求。CFBAAC 系列样品经冻融实验循环至5 次时，外表有严重的剥落现象，冻融后质量损失均在5.0%以上，且强度大大降低，不符合A2.5合格品要求。

材料的抗冻性与其孔结构和原始强度有很大的关系。原始强度越高，抵抗冻结产生的压力能力越强，抗冻性能越高；具有均匀封闭优良孔结构的蒸压加气混凝土，水分不易进入，孔隙饱水程度不易超过临界饱水度， 且冻结产生的压力分布较均匀，抗冻性能提高。研究表明，AAC 的吸水与孔径的分布均匀性、大小以及气孔的连通性有关，孔径分布越均匀则吸水越小；连通气孔越多，则吸水通道越多、吸水越多。

CFB 灰含碳量高，需水量大，其水化过程中产生的毛细孔多，毛细孔径不易均匀且易产生连通大孔， 故其AAC 易吸水饱和， 导致抗冻性能较差。CFBAAC 原始强度较低， 也是抗冻性能不理想的一个因素。

3 结论

（1）燃烧炉型不同，由此产生的OF 灰和CFB 灰在颗粒细度分布相似情况下， 标准稠度需水量、微观形貌和烧失量等方面有较大的差别；新旧炉型的

不同也会对烧失量产生影响。

（2）CFB 灰与OF 灰矿物组成主要区别在于CFB 灰是低温燃烧， 其中几乎不存在莫来石相，而OF 灰是高温燃烧含有较多的莫来石相， 赤铁矿、石膏、方解石等物相是否存在与煤种有很大的关系。

（3）OFAAC 和CFBAAC 水化产物组成类似，但其水化产物组成含量不同。AAC 主要水化产物为石英、托勃莫来石、C-S-H（Ⅰ）和水化石榴石，OFAAC较CFBAAC，托勃莫来石较多，水化石榴石较少。

（4）与OF 灰相比较，CFB 灰的烧失量较大，需水量也大，水化产物毛细孔较多，水化过程中碳会在表面形成憎水膜、影响水化反应，导致AAC 强度降低。

（5）CFB 灰含碳量高，需水量大，水化过程毛细孔径分布不易均匀且易产生大孔连通，AAC 吸水率较高，抗冻融性能较差。

作者：刘品德，全峰，陆洁，丁小龙

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