引言
我國於2005年頒佈實施了國家標準《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596—2005（原標準）， 近12年來， 該標準對我國粉煤灰的開發利用、保證工程品質起到了重要作用。 隨著燃煤電廠燃料種類與燃燒方式的變化、脫硫脫硝技術的變化、電廠超潔淨發電與超低排放等環保要求的逐步實施、現代建設工程對粉煤灰要求的變化， 原標準已明顯不適應粉煤灰自身性質評價及其資源化應用的需要。 結合技術發展、應用需求和行業變化， 有針對性地對標準進行修訂完善十分必要， 《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596—2017（新標準）於2017年7月12日頒佈，
修訂內容
基於新舊標準的內容變化， 本文主要從以下幾方面介紹、探究討論新標準的修訂內容。
1粉煤灰定義
原標準中粉煤灰定義為電廠煤粉爐煙道氣體中收集的粉末， 新標準中對粉煤灰的定義增加規定—含有以下3種情況所收集到的灰不屬於粉煤灰：
1）和煤一起鍛燒城市垃圾或其他固體廢棄物時
2）在焚燒爐中煆燒工業或城市垃圾時
3）迴圈流化床鍋爐燃燒收集的粉末
城市垃圾焚燒產生的飛灰比表面積高,不但富集大量的Hg、Pb、Cd等有毒重金屬,還富集大量的二噁英類物質,是一種同時具有重金屬危害特性和環境持久有機毒性危害特性的雙料危險廢物， 對人體健康和生態環境具有極大的危害性[1]。 迴圈流化床鍋爐燃燒收集的粉末顆粒酥鬆多孔且形貌不規則（幾乎沒有球形顆粒）、f-CaO和SO3含量高， 硬石膏和石灰作為其主要礦物組成， 與普通粉煤灰的性質存在較大的差異， 且對水泥混凝土的性能影響不同于普通粉煤灰[2]。 而在新標準中， 粉煤灰的定義在原來只規定燃燒鍋爐的基礎上， 增加燃料的限制， 明確指出煤粉鍋爐燃燒煤收集的灰才屬於粉煤灰， 嚴格定義粉煤灰定義與範圍。
2對比水泥
原標準中規定使用的對比水泥符合GSB14-1510規定， 新標準擴大了對比水泥的範圍， 對比水泥符合GSB 14-1510規定， 或符合GB 175規定且同時滿足本標準中相關要求的42.5強度等級的矽酸鹽水泥或普通矽酸鹽水泥。 新標準實驗中採用水泥的範圍、適用性變廣， 特別是粉煤灰在工程應 用的質控可行性增大。 但是採用不同水泥進行測試得到的實驗結果可能出現偏差， 當實驗結果有矛盾或需要仲裁檢驗時， 對比水泥宜採用GSB14-1510強度 檢驗用水泥標準樣品。
3拌制混凝土和砂漿用粉煤灰理化性能要求
（1）細度
原標準規定Ⅱ級粉煤灰過45μm方孔篩篩餘量不大於25%， 新標準規定Ⅱ級粉煤灰過45μm方孔篩篩餘量不大於30%。 新標準降低Ⅱ級粉煤灰細度技術要求，
（2）燒失量
原標準規定Ⅲ級粉煤灰燒失量不大於15%， 新標準Ⅲ級粉煤灰燒失量不大於10%， 依據電廠燃燒技術的提升應時提高技術要求， 是科學合理的，
（3）SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數
新標準中新增了對粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數的要求， 規定F類粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數不小於70%， C類粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數不小於50%。 更加注重粉煤灰作為摻合料時的化學組成， 一方面希望通過控制SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數， 保證粉煤灰主要活性物質的含量， 確保粉煤灰的火山灰效應， 增強粉煤灰品質的控制提高粉煤灰的技術效益；而另一方面新標準只規定粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數， 當“SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數”不足時， 很有可能添加含有非活性的SiO2、Al2O3、Fe2O3總物質， 導致粉煤灰的品質的降低。
為限制粉煤灰在加工過程中摻入其他物質的方法增加SiO2、Al2O3、Fe2O3含量， 對混凝土和砂漿性能產生不利影響， 建議應參照GB/T18046-2008《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》中對礦渣玻璃體含量要求，對於粉煤灰的玻璃體含量進行要求，更有利於粉煤灰品質的控制。
（4）密度
新標準中拌制混凝土和砂漿用粉煤灰新增密度的要求，規定粉煤灰的密度不大於2.6g/cm3。而部分地區的高鐵、或經過磁選後的高鐵粉煤灰密度可能會大於2.6g/cm3[3]，這種高鐵粉煤灰是否歸於不合格而不能使用，該項標準是否縮小了粉煤灰的使用範圍，值得商榷。
（5）強度活性指數
新標準中拌制混凝土和砂漿用粉煤灰新增強度活性指數的要求，規定粉煤灰的強度活性指數不小於70%，充分體現粉煤灰用於砂漿和混凝土作為活性摻合料，是資源化利用其火山灰活性的實質。原標準只規定水泥活性混合材料用粉煤灰強度活性指數，實際應用中混凝土企業均增加和實施了粉煤灰強度活性指數的檢測，該條文的增加使用於砂漿和混凝土的粉煤灰進行強度活性指數檢測依據更充分。
4水泥活性混合材料用粉煤灰理化性能要求
新標準中水泥活性混合材料用粉煤灰新增SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數和密度的技術要求，規定F類粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數不小於70%，C類粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數不小於50%。與拌制混凝土和砂漿用粉煤灰的一樣，可參照GB/T18046-2008《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》中對礦渣玻璃體含量進行要求。規定粉煤灰的密度不大於2.6g/cm3，一方面對作為水泥活性材料用的粉煤灰的品質提出更高的要求，有利於提高水泥的品質，另一方面限制部分高鐵粉煤灰的使用。
5放射性
原標準中規定粉煤灰的放射性試驗方法按GB6566進行檢測，並且粉煤灰的放射性指標需滿足合格標準，新標準明確提出粉煤灰的放射性指標需符合GB6566中建築主體材料規定要求，還增加放射性試驗樣品配比（粉煤灰與水泥1:1混合）。新標準對粉煤灰的放射性進行具體的規定是符合GB6566中建築主體材料規定要求，更有利於標準的實施。雖然大部分粉煤灰的放射性元素含量符合國家標準,但由於煤種及燃燒過程的不同，一部分粉煤灰中的放射性元素會超標，且粉煤灰顆粒越小,其表面積越大，放射性物質的吸附性越高[4-5]，級別越高的粉煤灰放射性元素含量越高，在建設工程中運用此類粉煤灰可能會嚴重危害人體健康。而通過控制粉煤灰在原料中的配比（粉煤灰與水泥1:1混合），減少粉煤灰（含有放射性元素）的品質，增加了放射性比活度的基數，從而使建築材料的放射性水準達到國標中的要求[6]，明顯降低了對粉煤灰的放射性要求。如果粉煤灰摻量大於50%（與水泥比值大於1：1），材料的放射性可能不滿足安全指標，所以為安全使用粉煤灰、充分保障人體健康，作者建議檢測粉煤灰（100%）的放射性，對於放射性較高的粉煤灰,若不能直接利用，依據國標GB6566關於建築主體材料放射性核素要求,選擇合適的粉煤灰摻入量，使粉煤灰放射性控制更為直接和明確。
6半水亞硫酸鈣含量
新標準中增加對半水亞硫酸鈣含量的要求，幹法或半幹法脫硫工藝時產生的粉煤灰需檢測半水亞硫酸鈣含量，規定指標為含量不大於3%，新標準的規定更利於把控粉煤灰的品質。
當採用石灰/石灰石直接噴射法（幹法）或爐內噴鈣/尾部增濕活化法（半幹法）對燃煤熱電廠的煙氣進行脫硫處理時，所得粉煤灰中的硫將以SO42-和SO32-兩種形式存在。SO42-主要指CaSO4和CaSO4·2H2O；SO32-主要指CaSO3·1/2H2O和CaSO3[7]。亞硫酸鈣一方面會分解，直接影響水泥混凝土的含氣量與密實度；另一方面亞硫酸鈣還會影響水泥的水化，導致混凝土的性能變異。半水亞硫酸鈣和水泥中的鋁酸鹽礦物反應，主要生成片狀的單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm），而不是像石膏那樣，主要生成三硫型水化硫鋁酸鈣（AFt），可能導致水泥早期強度下降、後期強度增幅小甚至倒縮[8]。同時在二水硫酸鈣與水泥中的C3A反應生成鈣礬石的過程中，夾雜其間的亞硫酸鈣能夠覆蓋在水泥顆粒上，阻礙水分、離子等移動，造成水泥水化緩慢，表現出水泥一定時間內不再凝固，且亞硫酸鈣含量越多，這種影響則越顯著[9]。半水亞硫酸鈣不但使水泥的凝結時間大幅延長，而且直接影響水泥的強度，尤其是後期強度，會對水泥產品的品質產生不利影響。新標準中規定半水亞硫酸鈣含量有利於提高粉煤灰的品質。
7關於試驗方法
（1）SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數
新標準中新增對粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數的要求，同時規定SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數採用GB/T176《水泥化學分析方法》試驗方法進行測試，其中三氧化二鋁的測定採用硫酸銅返滴定法或X射線螢光分析方法，有爭議時以硫酸銅返滴定法為准。
（2）半水亞硫酸鈣含量
新標準中新增對粉煤灰中半水亞硫酸鈣的要求，同時規定半水亞硫酸鈣含量採用GB/T5484《石膏化學分析方法》進行測試。
（3）密度
新標準中新增對粉煤灰密度的要求，同時規定粉煤灰密度採用GB/T208《水泥密度測定方法》進行測試。
（4）需水量比
原標準中需水量比試驗，對比膠砂流動度為130mm~140mm範圍內，按照試驗膠砂流動度達到130mm~140mm調整加水量。新標準中將對比膠砂流動度調整為145mm~155mm內，按照試驗膠砂流動度達到對比膠砂流動度的±2mm調整加水量。更新後試驗膠砂流動度與對比膠砂流動度相差更小，試驗精度更高，更加準確反映粉煤灰的需水量。
8關於檢驗規則及包裝
原標準中粉煤灰出廠前以連續供應的200t相同等級、相同種類的粉煤灰為一編號，不足200t按一個編號論，新標準中粉煤灰出廠前按同種類、同等級編號和取樣。散裝粉煤灰和袋裝粉煤灰應分別進行編號和取樣，不超過500t為一編號，每一編號為一取樣單位。當散裝粉煤灰運輸工具的容量超過該廠規定出廠編號噸數時，允許該編號的數量超過取樣規定噸數；新標準中增加國家品質監督檢驗機構提出型式檢驗的要求時應進行型式質檢；新標準中增加檢驗報告內容應包括出廠編號、出廠檢驗專案、分類、等級。當使用者需要時，生產者應在粉煤灰發出日起7d內寄發除強度活性指數之外的各項檢驗結果，32d內補報強度活性指數檢驗結果；原標準中粉煤灰每袋淨重量不得少於標誌品質的98%，新標準中每袋淨重量不得少於標誌品質的99%。
其他
近年來隨著環保的要求，燃煤電廠相繼對機組進行了脫銷工藝改造，減少了對環境的污染，同時使得粉煤灰中出現氨氮物質的殘留，使用脫硝粉煤灰對水泥混凝土造成了不少的負面影響；當脫硝粉煤灰的氨氮物質達到某含量時，摻加該粉煤灰的水泥混凝土出現了攪拌或澆築過程有異常氨味、水泥凝結時間延長、混凝土體積膨脹、混凝土強度下降等混凝土品質問題，甚至還會出現粉煤灰自身揮發出氨味、pH異常下降、結團粘倉和不同樣品處理方法的細度測試結果存在巨大差異等現象[10]。如今粉煤灰的氨氮物質的含量限值與測試方法還未確定，而本次修訂未增加粉煤灰中氨氮物質的含量限值和檢測方法，回避現實技術難題，不利於粉煤灰質控與應用。
結語
2017版《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》相對於與2005版本的標準有較大修訂變動，通過探究討論新舊標準變化，有利於掌握新標準的相關要求，合理的資源化應用粉煤灰。新標準中增加粉煤灰的定義項，作為摻合料時的強度活性指數，半水亞硫酸鈣限值及試驗方法；擴大對比水泥範圍；提高Ⅲ級粉煤灰燒失量要求；修改粉煤灰放射性指標、需水量比實驗方法，以上修訂內容使標準更符合粉煤灰自生性質變化和實際應用的需要，促進粉煤灰的資源化應用。
新標準也還需完善，標準可以對粉煤灰的玻璃體含量進行要求，能夠限制在粉煤灰加工過程中摻入其他物質使得粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數達到規定標準；而對於密度的要求是否限制了高鐵粉煤灰的利用值得商榷；降低Ⅱ級粉煤灰細度指標，一定程度上降低其資源化利用的技術水準；放射性試驗樣品配比以粉煤灰與水泥1:1混合進行，降低了對粉煤灰放射性的技術要求，增加應用風險；現代建設工程中利用的粉煤灰基本為脫硝粉煤灰，而本次修訂未對脫硝粉煤灰中氨氮物質的含量限值與測試方法進行規定。
建議應參照GB/T18046-2008《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》中對礦渣玻璃體含量要求，對於粉煤灰的玻璃體含量進行要求，更有利於粉煤灰品質的控制。（4）密度
新標準中拌制混凝土和砂漿用粉煤灰新增密度的要求，規定粉煤灰的密度不大於2.6g/cm3。而部分地區的高鐵、或經過磁選後的高鐵粉煤灰密度可能會大於2.6g/cm3[3]，這種高鐵粉煤灰是否歸於不合格而不能使用，該項標準是否縮小了粉煤灰的使用範圍，值得商榷。
（5）強度活性指數
新標準中拌制混凝土和砂漿用粉煤灰新增強度活性指數的要求，規定粉煤灰的強度活性指數不小於70%，充分體現粉煤灰用於砂漿和混凝土作為活性摻合料，是資源化利用其火山灰活性的實質。原標準只規定水泥活性混合材料用粉煤灰強度活性指數，實際應用中混凝土企業均增加和實施了粉煤灰強度活性指數的檢測，該條文的增加使用於砂漿和混凝土的粉煤灰進行強度活性指數檢測依據更充分。
4水泥活性混合材料用粉煤灰理化性能要求
新標準中水泥活性混合材料用粉煤灰新增SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數和密度的技術要求，規定F類粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數不小於70%，C類粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數不小於50%。與拌制混凝土和砂漿用粉煤灰的一樣，可參照GB/T18046-2008《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》中對礦渣玻璃體含量進行要求。規定粉煤灰的密度不大於2.6g/cm3，一方面對作為水泥活性材料用的粉煤灰的品質提出更高的要求，有利於提高水泥的品質，另一方面限制部分高鐵粉煤灰的使用。
5放射性
原標準中規定粉煤灰的放射性試驗方法按GB6566進行檢測，並且粉煤灰的放射性指標需滿足合格標準，新標準明確提出粉煤灰的放射性指標需符合GB6566中建築主體材料規定要求，還增加放射性試驗樣品配比（粉煤灰與水泥1:1混合）。新標準對粉煤灰的放射性進行具體的規定是符合GB6566中建築主體材料規定要求，更有利於標準的實施。雖然大部分粉煤灰的放射性元素含量符合國家標準,但由於煤種及燃燒過程的不同，一部分粉煤灰中的放射性元素會超標，且粉煤灰顆粒越小,其表面積越大，放射性物質的吸附性越高[4-5]，級別越高的粉煤灰放射性元素含量越高，在建設工程中運用此類粉煤灰可能會嚴重危害人體健康。而通過控制粉煤灰在原料中的配比（粉煤灰與水泥1:1混合），減少粉煤灰（含有放射性元素）的品質，增加了放射性比活度的基數，從而使建築材料的放射性水準達到國標中的要求[6]，明顯降低了對粉煤灰的放射性要求。如果粉煤灰摻量大於50%（與水泥比值大於1：1），材料的放射性可能不滿足安全指標，所以為安全使用粉煤灰、充分保障人體健康，作者建議檢測粉煤灰（100%）的放射性，對於放射性較高的粉煤灰,若不能直接利用，依據國標GB6566關於建築主體材料放射性核素要求,選擇合適的粉煤灰摻入量，使粉煤灰放射性控制更為直接和明確。
6半水亞硫酸鈣含量
新標準中增加對半水亞硫酸鈣含量的要求，幹法或半幹法脫硫工藝時產生的粉煤灰需檢測半水亞硫酸鈣含量，規定指標為含量不大於3%，新標準的規定更利於把控粉煤灰的品質。
當採用石灰/石灰石直接噴射法（幹法）或爐內噴鈣/尾部增濕活化法（半幹法）對燃煤熱電廠的煙氣進行脫硫處理時，所得粉煤灰中的硫將以SO42-和SO32-兩種形式存在。SO42-主要指CaSO4和CaSO4·2H2O；SO32-主要指CaSO3·1/2H2O和CaSO3[7]。亞硫酸鈣一方面會分解，直接影響水泥混凝土的含氣量與密實度；另一方面亞硫酸鈣還會影響水泥的水化，導致混凝土的性能變異。半水亞硫酸鈣和水泥中的鋁酸鹽礦物反應，主要生成片狀的單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm），而不是像石膏那樣，主要生成三硫型水化硫鋁酸鈣（AFt），可能導致水泥早期強度下降、後期強度增幅小甚至倒縮[8]。同時在二水硫酸鈣與水泥中的C3A反應生成鈣礬石的過程中，夾雜其間的亞硫酸鈣能夠覆蓋在水泥顆粒上，阻礙水分、離子等移動，造成水泥水化緩慢，表現出水泥一定時間內不再凝固，且亞硫酸鈣含量越多，這種影響則越顯著[9]。半水亞硫酸鈣不但使水泥的凝結時間大幅延長，而且直接影響水泥的強度，尤其是後期強度，會對水泥產品的品質產生不利影響。新標準中規定半水亞硫酸鈣含量有利於提高粉煤灰的品質。
7關於試驗方法
（1）SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數
新標準中新增對粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數的要求，同時規定SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數採用GB/T176《水泥化學分析方法》試驗方法進行測試，其中三氧化二鋁的測定採用硫酸銅返滴定法或X射線螢光分析方法，有爭議時以硫酸銅返滴定法為准。
（2）半水亞硫酸鈣含量
新標準中新增對粉煤灰中半水亞硫酸鈣的要求，同時規定半水亞硫酸鈣含量採用GB/T5484《石膏化學分析方法》進行測試。
（3）密度
新標準中新增對粉煤灰密度的要求，同時規定粉煤灰密度採用GB/T208《水泥密度測定方法》進行測試。
（4）需水量比
原標準中需水量比試驗，對比膠砂流動度為130mm~140mm範圍內，按照試驗膠砂流動度達到130mm~140mm調整加水量。新標準中將對比膠砂流動度調整為145mm~155mm內，按照試驗膠砂流動度達到對比膠砂流動度的±2mm調整加水量。更新後試驗膠砂流動度與對比膠砂流動度相差更小，試驗精度更高，更加準確反映粉煤灰的需水量。
8關於檢驗規則及包裝
原標準中粉煤灰出廠前以連續供應的200t相同等級、相同種類的粉煤灰為一編號，不足200t按一個編號論，新標準中粉煤灰出廠前按同種類、同等級編號和取樣。散裝粉煤灰和袋裝粉煤灰應分別進行編號和取樣，不超過500t為一編號，每一編號為一取樣單位。當散裝粉煤灰運輸工具的容量超過該廠規定出廠編號噸數時，允許該編號的數量超過取樣規定噸數；新標準中增加國家品質監督檢驗機構提出型式檢驗的要求時應進行型式質檢；新標準中增加檢驗報告內容應包括出廠編號、出廠檢驗專案、分類、等級。當使用者需要時，生產者應在粉煤灰發出日起7d內寄發除強度活性指數之外的各項檢驗結果，32d內補報強度活性指數檢驗結果；原標準中粉煤灰每袋淨重量不得少於標誌品質的98%，新標準中每袋淨重量不得少於標誌品質的99%。
其他
近年來隨著環保的要求，燃煤電廠相繼對機組進行了脫銷工藝改造，減少了對環境的污染，同時使得粉煤灰中出現氨氮物質的殘留，使用脫硝粉煤灰對水泥混凝土造成了不少的負面影響；當脫硝粉煤灰的氨氮物質達到某含量時，摻加該粉煤灰的水泥混凝土出現了攪拌或澆築過程有異常氨味、水泥凝結時間延長、混凝土體積膨脹、混凝土強度下降等混凝土品質問題，甚至還會出現粉煤灰自身揮發出氨味、pH異常下降、結團粘倉和不同樣品處理方法的細度測試結果存在巨大差異等現象[10]。如今粉煤灰的氨氮物質的含量限值與測試方法還未確定，而本次修訂未增加粉煤灰中氨氮物質的含量限值和檢測方法，回避現實技術難題，不利於粉煤灰質控與應用。
結語
2017版《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》相對於與2005版本的標準有較大修訂變動，通過探究討論新舊標準變化，有利於掌握新標準的相關要求，合理的資源化應用粉煤灰。新標準中增加粉煤灰的定義項，作為摻合料時的強度活性指數，半水亞硫酸鈣限值及試驗方法；擴大對比水泥範圍；提高Ⅲ級粉煤灰燒失量要求；修改粉煤灰放射性指標、需水量比實驗方法，以上修訂內容使標準更符合粉煤灰自生性質變化和實際應用的需要，促進粉煤灰的資源化應用。
新標準也還需完善，標準可以對粉煤灰的玻璃體含量進行要求，能夠限制在粉煤灰加工過程中摻入其他物質使得粉煤灰SiO2、Al2O3、Fe2O3總品質分數達到規定標準；而對於密度的要求是否限制了高鐵粉煤灰的利用值得商榷；降低Ⅱ級粉煤灰細度指標，一定程度上降低其資源化利用的技術水準；放射性試驗樣品配比以粉煤灰與水泥1:1混合進行，降低了對粉煤灰放射性的技術要求，增加應用風險；現代建設工程中利用的粉煤灰基本為脫硝粉煤灰，而本次修訂未對脫硝粉煤灰中氨氮物質的含量限值與測試方法進行規定。