OF 灰和CFB 灰在礦物組成、微觀形貌和燒失量等方面存在較大的區(qū)別，這些特性不僅直接影響粉煤灰活性，而且影響粉煤灰蒸壓加氣混凝土制品的質(zhì)量。本文利用激光粒度儀、維卡儀、掃描電鏡、凍融試驗機和X 射線衍射儀對OF 灰和CFB 灰的幾種參數(shù)進行分析并比較它們性能的差異，以期為兩類不同粉煤灰的利用提供一定的基礎(chǔ)研究。

結(jié)果與討論

1.1 細度

表1 分別為OF 灰和CFB 灰的粒度特征參數(shù)，圖1 為OF 灰和CFB 灰的粒度分布圖。從圖1 可以看出兩類粉煤灰的顆粒分布比較集中，粒度分布在0～45 μm 之間；較細顆粒和較粗顆粒均較少，結(jié)合表1 中各項粒度特征參數(shù)看，OF 灰稍細但兩者差別不大。

1.2 標準稠度需水量

圖2 為兩類不同粉煤灰的標準稠度需水量結(jié)果。由圖可知，CFB 灰的標準稠度需水量遠大于OF灰的標準稠度需水量。圖3 為OF 灰和CFB 灰的SEM 照片， 由圖3 可知，CFB 灰中多數(shù)為結(jié)構(gòu)疏松的多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)需水量大；同時CFB 灰中的含碳量較高，未燃盡碳粒內(nèi)部多孔、結(jié)構(gòu)疏松、孔腔吸水性高，這兩類主要因素導(dǎo)致CFB 灰的標準稠度需水量較大。

1.3 微觀形貌

圖3（a）和圖3（b）為OF 灰的低倍和高倍SEM照片， 由圖看出，OF 灰的顆粒以大小不一的球形顆粒為主，球形微珠表面光滑，結(jié)構(gòu)比較致密；且有很少量不規(guī)則形狀的顆粒。圖3（c）和圖3（d）為CFB灰的低倍和高倍SEM 照片， 由圖看出，CFB 灰多數(shù)為不規(guī)則、結(jié)構(gòu)疏松的渣狀顆粒，粒徑較大；這主要是由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度在850～950 ℃，通常將爐內(nèi)溫度控制在不使灰熔化的溫度，所以在CFB 灰中不存在形成球形微珠的條件， 而OF 灰經(jīng)1 400 ℃以上的高溫迅速冷卻， 在表面張力的作用下收縮成球形顆粒， 所以玻璃相在OF 灰中占有很大比例。

1.4 化學(xué)性質(zhì)

（1）化學(xué)成分

粉煤灰的化學(xué)成分是評價粉煤灰質(zhì)量高低的重要技術(shù)參數(shù)。粉煤灰的形成與原煤、燃燒形式和集灰方式等有關(guān)，其化學(xué)成分變化范圍很大。因此，對其成分分析，是決定如何合理、有效利用粉煤灰的關(guān)鍵性工作之一。

表2 為各原材料的化學(xué)組成情況。由表2 可知，OF 灰與CFB 灰相比，SiO2含量相差不大；CFB灰SO3含量略高于OF 灰， 這可能低溫燃燒下的煤中SO3更易留存于粉煤灰中；Al2O3和Fe2O3的含量主要取決于煤種，兩類灰的Al2O3和Fe2O3含量基本相仿。

（2）燒失量

由表2 可知，CFB 灰的燒失量高于OF 灰的，燒失量的高低主要由粉煤灰中的碳粒含量決定的；由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度在850～950 ℃，燃燒不完全，因此，有一定量的惰性碳沒有完全燃燒，導(dǎo)致CFB 灰的燒失量比較高；隨著科技的發(fā)展，新舊爐型的不同也會對燒失量產(chǎn)生影響。

1.5 物相組

圖4 為兩類粉煤灰的X 射線衍射圖。與標準卡片庫對比可知，OF 灰主要含有石英、莫來石和赤鐵礦，CFB 灰中主要晶相為石英， 不同煤種由于其化學(xué)成分不盡相同，因此，形成的粉煤灰中除了石英還可能包括赤鐵礦、硬石膏等；CFB 灰與OF 灰主要區(qū)別在于CFB 灰中幾乎不存在莫來石相，這主要是由于兩者的不同燃燒條件決定的，由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度比較低（850～950 ℃）， 而莫來石一般在1 150 ℃以上形成。

1.6 蒸壓加氣混凝土（AAC）的性能

AAC 的水化產(chǎn)物組成、組成含量和形態(tài)結(jié)構(gòu)是決定其性能的最終因素。圖5 為OFAAC 和CFAA的XRD 圖，由圖5 可知，粉煤灰AAC 的水化產(chǎn)物主要組成是石英、托勃莫來石、C-S-H（Ⅰ）以及水化石榴石。

（1）AAC 抗壓強度

表3 為兩類粉煤灰蒸壓加氣混凝土的物理力學(xué)性能試驗結(jié)果。

由表3 可知，OFAAC 抗壓強度均達到B05 級、A3.5 優(yōu)等品要求，而CFBAAC 中只有CFBAAC4 達到B05 級、A2.5 合格品要求。兩類粉煤灰AAC 抗壓強度存在較大差異的原因可能是：OFAAC 采用的OF 原料中SiO2和Al2O3呈無定形，活性大，有利于促成C-S-H（Ⅰ）和托勃莫來石產(chǎn)物的生成， 如圖5 中所示，OFAAC 系列中CS-H （Ⅰ） 和托勃莫來石產(chǎn)物衍射峰強度明顯高于CFBAAC 系列， 從而大大提高基體的強度；而CFBAAC 樣品中托勃莫來石和C-S-H（Ⅰ）產(chǎn)物相對較少，水化石榴石較多，這可能是導(dǎo)致制品強度較低的原因之一。

CFB 灰相較于OF 灰燒失量高， 即粉煤灰中的含碳量高。碳是一種疏松多孔物質(zhì)，有很強的吸水性，導(dǎo)致粉煤灰需水量大，為滿足生產(chǎn)過程中所需的一定流動度，需要較高的水料比，在蒸壓養(yǎng)護過程中絕大部分以自由水而非離子水形式存在，蒸壓養(yǎng)護完成后，留下較多的毛細孔，密實度減小，制品質(zhì)量降低；另外，含碳量高，在水化反應(yīng)過程中，水會在碳的表面形成一層憎水性薄膜，不利于水分向粉煤灰內(nèi)部的滲透，影響水化產(chǎn)物的生成，進而影響AAC 制品的強度。相對而言，CFBAAC4 強度較高，可能由于燒失量較小，且對基體骨架起到支撐作用的SiO2含量較高。

（2）抗凍性

OFAAC 系列樣品經(jīng)抗凍融試驗后，外觀無剝落現(xiàn)象，較為完整；強度和質(zhì)量損失較小，強度符合A3.5 優(yōu)等品要求，質(zhì)量損失在3.5 %以內(nèi)，單項指標符合國標的要求。CFBAAC 系列樣品經(jīng)凍融實驗循環(huán)至5 次時，外表有嚴重的剝落現(xiàn)象，凍融后質(zhì)量損失均在5.0%以上，且強度大大降低，不符合A2.5合格品要求。

材料的抗凍性與其孔結(jié)構(gòu)和原始強度有很大的關(guān)系。原始強度越高，抵抗凍結(jié)產(chǎn)生的壓力能力越強，抗凍性能越高；具有均勻封閉優(yōu)良孔結(jié)構(gòu)的蒸壓加氣混凝土，水分不易進入，孔隙飽水程度不易超過臨界飽水度， 且凍結(jié)產(chǎn)生的壓力分布較均勻，抗凍性能提高。研究表明，AAC 的吸水與孔徑的分布均勻性、大小以及氣孔的連通性有關(guān)，孔徑分布越均勻則吸水越??；連通氣孔越多，則吸水通道越多、吸水越多。

CFB 灰含碳量高，需水量大，其水化過程中產(chǎn)生的毛細孔多，毛細孔徑不易均勻且易產(chǎn)生連通大孔， 故其AAC 易吸水飽和， 導(dǎo)致抗凍性能較差。CFBAAC 原始強度較低， 也是抗凍性能不理想的一個因素。

結(jié)論

（1）燃燒爐型不同，由此產(chǎn)生的OF 灰和CFB 灰在顆粒細度分布相似情況下， 標準稠度需水量、微觀形貌和燒失量等方面有較大的差別；新舊爐型的不同也會對燒失量產(chǎn)生影響。

（2）CFB 灰與OF 灰礦物組成主要區(qū)別在于CFB 灰是低溫燃燒， 其中幾乎不存在莫來石相，而OF 灰是高溫燃燒含有較多的莫來石相， 赤鐵礦、石膏、方解石等物相是否存在與煤種有很大的關(guān)系。

（3）OFAAC 和CFBAAC 水化產(chǎn)物組成類似，但其水化產(chǎn)物組成含量不同。AAC 主要水化產(chǎn)物為石英、托勃莫來石、C-S-H（Ⅰ）和水化石榴石，OFAAC較CFBAAC，托勃莫來石較多，水化石榴石較少。

（4）與OF 灰相比較，CFB 灰的燒失量較大，需水量也大，水化產(chǎn)物毛細孔較多，水化過程中碳會在表面形成憎水膜、影響水化反應(yīng)，導(dǎo)致AAC 強度降低。

（5）CFB 灰含碳量高，需水量大，水化過程毛細孔徑分布不易均勻且易產(chǎn)生大孔連通，AAC 吸水率較高，抗凍融性能較差。