知其然，更要知其所以然

聞寶聯(lián)

（建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所，北京 100024）

轉(zhuǎn)眼又到了年底，回顧今年的專欄文章，主要講的是基礎(chǔ)知識、基本概念、理念，很多時(shí)候，基礎(chǔ)是最重要的，卻往往被忽略。

我在一次企業(yè)走訪培訓(xùn)時(shí)候，建議攪拌站采用當(dāng)?shù)氐氖沂ゼ?xì)粉，技術(shù)人員提出不敢用，我問為什么，回答說亞甲藍(lán)值還行，不高，但燒失量太大，不敢用。這個很有意思了，膠凝材料測量燒失量，各有各的意義，不懂其本質(zhì)就會望文生義。

燒失量又稱灼減量，即將樣品在 (950±25)℃的高溫爐中灼燒所排出的結(jié)晶水、碳酸鹽分解出的 CO2、硫酸鹽分解出的 SO2，以及有機(jī)雜質(zhì)被排除后物量的損失與低價(jià)硫、鐵等元素氧化成高價(jià)的代數(shù)和。

熟料燒失量是衡量熟料質(zhì)量好壞的一個重要指標(biāo)，燒失量高說明窯內(nèi)物料化學(xué)反應(yīng)不完全，還有一部分碳酸鈣或煤粒沒有分解或燃盡，更有一部分碳酸鈣雖已分解，但來不及繼續(xù)完成熟料，特別在是用袋裝水泥的時(shí)候，水泥存放時(shí)間長了容易發(fā)生部分水泥受潮而水化失效，這樣會造成燒失量大，自然要限制。

粉煤灰中存在的未燃碳是有害成分，含碳量越高，燒失量越大，混凝土的需水量就越大，嚴(yán)重影響混凝土中含氣量的控制，粉煤灰功效不能得以充分發(fā)揮，抗干縮性能和抗硫酸鹽侵蝕性能均有不同程度的下降，自然要限制。

礦粉是煉鐵過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品，形成于1000℃ 以上，本來不該有燒失量，如果吸潮會有燒失量，但測量燒失量更主要的是防止里面攙入太多的石灰石，燒失量大往往預(yù)示著摻入了過多的石灰石粉，其活性也會大幅度降低！如果礦粉中的亞鐵高，在灼燒過程中，部分被空氣中的氧氧化為高價(jià)鐵，使試樣增重，還會出現(xiàn)燒失量為負(fù)值情況。

那么緊接著，石灰石磨細(xì)粉為什么會造成燒失量大？碳酸鹽（MgCO3、CaCO3等）在加熱到800℃ 后會分解成金屬的氧化物和 CO2，就形成了固體礦粉的質(zhì)量損失（燒失）。

碳酸鈣分子量100，氧化鈣分子量56，二氧化碳分子量44，算起來，其燒失量44%！

由此可見，按膠材的實(shí)驗(yàn)方法，燒失量自然很高，但石灰石粉根本就不應(yīng)該做這檢測。

正確理解實(shí)驗(yàn)檢測的目的和意義很重要，這是最基本的。

沒有理論指引的經(jīng)驗(yàn)可能只是偶然認(rèn)識的累加而已，而無的放矢的理論也只能是空中樓閣，這兩者是互相促進(jìn)的，往往越?jīng)]實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也越?jīng)]有真正的理論。

我一直堅(jiān)持環(huán)渤海地區(qū)的橋梁耐久性追蹤調(diào)研，發(fā)現(xiàn)一個很奇怪的現(xiàn)象：同一條公路上的橋梁，同一時(shí)間段建設(shè)，相近的氣候和工作環(huán)境，天津地區(qū)橋梁的腐蝕狀況比河北要嚴(yán)重得多，這讓我很不解。因?yàn)樘旖虻貐^(qū)很早就是用礦物摻合料，推廣使用高性能混凝土，目的是要保障結(jié)構(gòu)的耐久性；而河北交通系統(tǒng)相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)禁止用礦物摻合料，自然，以我當(dāng)時(shí)的認(rèn)識，河北橋梁耐久性狀況應(yīng)該比天津差，但調(diào)研的結(jié)果卻恰恰相反。圖1為腐蝕嚴(yán)重的橋墩照片。

圖1 腐蝕嚴(yán)重的橋墩

顯然，這里面肯定出了問題，似乎礦物摻合料降低了結(jié)構(gòu)耐久性，與先前的認(rèn)識背道而馳！幾十座同時(shí)代兩地橋梁的對比都顯示如此。后來經(jīng)過深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)問題所在：兩地施工工法基本一樣，比如橋墩，都是一天拆模，然后塑料布包裹養(yǎng)護(hù)，密封不嚴(yán)經(jīng)常漏風(fēng)，也很少澆水。加入摻合料的混凝土強(qiáng)度增長慢，表層的摻合料還沒太水化，封不住水，失水嚴(yán)重，表層混凝土疏松；而不摻加摻合料的混凝土強(qiáng)度增長要明顯快，也是同樣的養(yǎng)護(hù)方式，相較而言，對于水分的封閉效果要優(yōu)于前者，但這并非說明純水泥耐久性好，而主要是加了摻合料如果不重視養(yǎng)護(hù)，也達(dá)不到預(yù)期效果。意識到這一點(diǎn)，在后來的橋梁建設(shè)中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了養(yǎng)護(hù)的重要性，回過頭再反觀當(dāng)時(shí)的工程，基本沒有像以前那樣發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，也就是說加入摻合料的混凝土必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施！不抓準(zhǔn)某一現(xiàn)象背后的本質(zhì)或是原理，只會與初衷背道而馳！圖2和圖3為養(yǎng)護(hù)對比照片。

圖2 不恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)

圖3 良好的養(yǎng)護(hù)

有個哲學(xué)寓言：一個農(nóng)場里有一群火雞，農(nóng)場主每天中午十一點(diǎn)來給它們喂食。火雞中有一只智商高的“科學(xué)家”發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象，一直觀察了近一年都沒有例外，于是它也發(fā)現(xiàn)了自己宇宙中的偉大定律——每天上午十一點(diǎn)，就有食物降臨。它在感恩節(jié)早上向火雞們公布了這個定律，但這天的結(jié)果大家都知道了。

以前常發(fā)現(xiàn)混凝土澆注完成后溢出氣泡，這不僅嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度，也嚴(yán)重影響外觀。分析原因，曾有不少人懷疑是氫氣，是鋁與氫氧化鈣反應(yīng)生成了氫氣：

而鋁的來源被認(rèn)為是粉煤灰，前段專欄撰文說這是不可能的，因?yàn)楦鶕?jù)最基本的化學(xué)知識，自然界中，無論是巖石還是煤層土壤，根本不可能有單質(zhì)鋁，因?yàn)殇X、鐵等都屬于活性較強(qiáng)的金屬，更何況粉煤灰是在一千多度高溫下形成的副產(chǎn)品，更不可能有單質(zhì)鋁存在，只有化合物存在，當(dāng)然后來的驗(yàn)證也確實(shí)都不是鋁。

但后來隨著調(diào)研，我意識到可能還真可能粉煤灰中存在單質(zhì)鋁。我在各地走訪調(diào)研中，發(fā)現(xiàn)一些企業(yè)回收廢品鋁，然后熔化生成鋁錠，產(chǎn)生不少廢渣（見圖4），這些廢渣中存在很多鋁。為了回收鋁，將廢渣粉磨，鋁因?yàn)檠诱剐院茫簧俦荒コ杀∑驐l狀，過篩后這部分鋁被回收了，而被磨細(xì)的隨著廢渣一起被排除——這是作為危廢禁止使用的，但這些廢渣與粉煤灰無論顏色和細(xì)度，幾乎別無二致，一旦被摻入粉煤灰，不僅會產(chǎn)生氫氣，更會嚴(yán)重影響質(zhì)量和環(huán)境！

圖4 磨細(xì)之前的鋁渣