01

冒泡現象（存在問題）

某高鐵工地，地基樁、承臺混凝土，由公司自建的混凝土拌合站集中生產、運輸和泵送，混凝土攪拌按正常程序進行，出機混凝土和易性良好，坍落度能滿足設計180～220mm要求，但剛出機的混凝土有刺激性氣味；當天施工過程中，振搗、抹面時也出現異?，F象，混凝土表面有氣體不停地向外冒泡現象發(fā)生。

次日早晨（10h以后），作業(yè)人員發(fā)現前一天澆搗的混凝土表面有較多的氣孔，間距約200～500mm，個別的還仍在冒泡；在混凝土表面有薄層積水處，能明顯看到氣泡聚集在水泥漿的表面上；在無積水的部分也能看到氣泡冒出后在混凝土表面形成的氣孔；從混凝土攪拌到承臺澆搗主要發(fā)現以下三個問題。①剛出機的混凝土有一股刺激性氣味；②澆搗后承臺上出現的氣泡用打火機點燃有輕微的爆破聲；③二次抹面將氣孔抹掉后，不久又有新的氣孔產生。

某工地承臺混凝土產生冒泡現象，如圖1，其中左圖是一工作人員用打火機點燃氣泡，可聽到輕微的爆破聲。

同一混凝土拌合站，使用同一批原材料生產的混凝土，都有不同程度發(fā)生相同的問題，混凝土表面產生冒泡現象。

02

原因分析

初步判斷冒泡現象與一定的溫度及劣質原材料有關，冒泡現象持續(xù)混凝土澆筑10h以后，隨著水泥水化反應產生水化熱，使得大體積混凝土內部溫度較高，此時，膠凝材料在顯堿性的混凝土溶液中發(fā)生化學反應，放出可燃性氣體，初步判斷是劣質粉煤灰里的部分物質在混凝土中產生化學反應放出氣體造成。

鑒于本地區(qū)一級粉煤灰資源比較緊張，因此此類品質略低于二級灰的粉煤灰也被廣泛使用。試驗結果和實際使用證明，此類粉煤灰的使用對混凝土并無明顯的不良影響。

針對以上現象進行模擬試驗：將膠凝材料（水泥、兩種粉煤灰）分別放入裝有水或堿性溶液的燒杯中，在65℃的烘箱中放置30min，觀察溶液變化情況，試驗結果發(fā)現：①水泥、優(yōu)質粉煤灰在水或堿性溶液中沒有顯著化學反應產生氣體；②劣質粉煤灰（深黑色的粉煤灰），在堿性溶液里會發(fā)生化學反應產生大量的氣體。將產生大量氣體的燒杯放在室內冷卻至20℃時，氣體不再產生，再將燒杯放入65℃烘箱中加熱，15min后又產生大量氣體。

（1）為了探明品質好壞粉煤灰化學成分的區(qū)別，通過XRD分析及相關實驗。結果顯示粉煤灰品質優(yōu)劣的最大區(qū)別是：劣質的粉煤灰中含有金屬鋁，而優(yōu)質的粉煤灰中沒有。

（2）由于水泥水化反應產生了強堿Ca（OH）2使混凝土顯堿性，而鋁在堿性條件下會發(fā)生化學反應產生H2，水化反應產生熱量使得此反應更加劇烈，因此將形成混凝土表面冒泡現象。

反應方程式如下：

硅酸三鈣水化：3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+（3-x）Ca（OH）2

硅酸二鈣水化：2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+（2-x）Ca（OH）2

雖然氫氧化鈣的溶解度小但它是強堿，所以混凝土還是有較強的堿性。

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

（3）出機混凝土有刺激性氣味可能是由于水泥和粉煤灰加工過程中摻入的助磨劑，有的助磨劑生產企業(yè)廠區(qū)內有一股刺鼻的氨味，這將直接影響到混凝土中的氨釋放量，而科學使用助磨劑將為企業(yè)帶來顯著經濟效益，在混凝土由攪拌站運輸到現場過程中由于氨逐漸溶解在水中，所以澆搗后的混凝土的刺激性氣味不明顯。

03

解決辦法（采取措施）

試驗表明：產生氣泡需要具備三個條件：劣質粉煤灰、堿性溶液、一定的溫度。

（1）建議對使用劣質粉煤灰時進行化學分析或模擬試驗。

（2）發(fā)現顏色深黑色或與水拌合后有刺鼻的味道（氨味）的粉煤灰，要拒絕使用。

（3）簡易方法：①目測粉煤灰的顏色，清水跟深黑色粉煤灰攪拌（1：0.3），發(fā)現手上有粘黑色中帶油脂的，要求退場。

②跟清水攪拌后嗅覺有一種刺鼻的異常的（氨）氣味，要求退場。

04

結束語

（1）隨著目前國家對火電廠的廢氣排放要求日趨嚴格，火電廠需對其排放的煙氣進行脫硫脫硝，而常用的脫硝技術就有使用氨或尿素噴入高溫爐膛的方式，有的廠家為了提高效率在加工粉煤灰時摻入會釋放氨的助磨劑，這些都將導致出機混凝土產生刺激性氣味的氣體。由于工期緊，優(yōu)質粉煤灰供不應求，攪拌站可能會采用含鋁金屬的劣質粉煤灰，這種劣質粉煤灰在顯堿性的混凝土中發(fā)生化學反應產生可燃的氫氣，導致澆搗后的混凝土產生冒泡現象。

（2）工程實例表明，對于氨釋放量超標及含過量鋁金屬的粉煤灰應該禁用，否則澆注的混凝土強度低，耐久性差，將直接影響到工程的質量，嚴重的將會威脅到人們的生命和財產安全。