混凝土中炉渣、XRF、砂石检测方案(能散型XRF)

HiTechMax科邁斯集團WebSite：www.techmax-asia.comTel：0769-82716068 Fax：0769-82716066莞市長安鎮長盛路中盛商3博 HiTechMax 先精密(儀器)支莞声限公司 它就是个万恶不赦的废弃物，绝对不能出现在混凝土里.......吗? 关键词：混凝土、炉渣、XRF、砂石 台北松烟文创大楼近日被媒体报导，其兴建时使用之混凝土疑似掺有「炉渣」，舆论一面倒批评炉渣是有毒物质，大楼外墙的一些坑洞，也是因为这些炉渣所致，听起来炉渣就是个万恶不赦的废弃物，绝对不能出现在混凝土的内容物里.......吗? 炉渣又称为炉石，主要来自于一贯制程之炼钢厂或碳钢厂，前者产出者，有气冷高炉渣、水淬高炉渣、脱硫渣及转炉渣等4种；后者产出者，则有还原电弧炉渣暨氧化电弧炉渣等2种。在经过一定的处理程序以后，炉渣可以转用于沥青混凝土及水泥混凝土的填充物，也可以研磨成「高炉石粉」，添加于水泥内则成为「高炉水泥」。所以，炉渣不是垃圾，它本来就是可以使用于混凝土内的添加物。 先精密(儀器)莞声限公司 WebSite：www.techmax-asia.com 科斯集團 Tel：0769-82716068 Fax：0769-82716066 丈莞市長安鎮長盛路中盛商務3博 添加炉渣以后的混凝土，可以延缓混凝土的凝固时间，让混凝土的工作性变更好，这样特性的混凝土就可以用在灌浆难度较高(例如：超高层大楼)或结构构建形状特殊，使用一般混凝土容易因为太快凝固，导致结构内孔隙丛生，影响结构强度。 添加炉渣的混凝土其水化作用较慢，混凝土初期强度较低(7天内)，且需要较长的养护时间，来避免混凝土因为自身体积收缩，导致构建表面出现裂痕。所以填充炉渣的混凝土，多用于如日本濑户大桥、明石海峡大桥、长谷水库大坝工程等需要一次灌注范围极大之巨积混凝土、高流动性、高水密性及耐候性之重大土木工程。 然而「炉渣屋」在业界并非新名词；顾名思义为建筑的主要材料「混凝土」，无意或有意被掺进「炉渣」，其结果为造成墙壁表面剥离，钢筋锈蚀。在剥离孔洞内究竟有何化学变化呢? 先精密(儀器)莞声限公司 WebSite：www.techmax-asia.com Tel：0769-82716068 Fax：0769-82716066 艾莞市長安鎮長盛路中盛商務3博 一碳酸钙 (CaCO3)的影响 以【钢筋锈蚀】为例，空气中的 CO2 渗透进混凝土，酸化混凝土内的 Ca(OH)2，产生之碳酸钙(CaCO3)使混凝土从碱性转变成中性，也就丧失保护钢筋生锈的作用。以【表面剥离】为例，外在环境的水份 H2O 渗透进混混土，使混凝土内的 Ca(OH)2析出表面，再与 CO2结合形成 CaCO3， 造成混凝土致密性下降，进而产生剥离。 因此，阻止外界因素(H2O、CO2)渗透混凝土外层保护层(碳酸钙)进入混凝土内，是质量管理的核心。防止的方法众多，例如：增加混凝土致密性(降低产生孔洞因素) 二，体积不稳定性(膨胀) 炉石中含有游离氧化钙及游离氧化镁，遇水反应成氢氧化钙及氢氧化镁，造成体积膨胀。膨胀反应机理如下。 (1)f-CaO+H2O→Ca(OH)2-理论体积膨胀99%(2)f-MgO+H2O→Mg(OH)2-理论体积膨胀 118% 高炉炼铁及电炉氧化期因制程中未添加生石灰、白云石等添加物做为除碴剂，因此气冷高炉石、电炉氧化碴体积安定性佳；转炉石与电炉还原渣因转炉炼钢、电炉还原期加入大量石灰石等副原料故炉碴含有未完全反应之 f-CaO、f-MgO 因此体积稳定性较差，f-CaO、f-MgO 遇水反应成 Ca(OH)2，Mg(OH)2造成体积膨胀。 HiTechMax科邁斯集團 除此之外，另一大家关注之问题为重金属铬含量，转炉石总铬含量约865mg/kg， 电炉石总铬含量平均约 7，553mg/kg，当工程应用与土壤接触时，采样常受土壤法规困扰。 【砂石来源的质量管理-XRF 建筑使用掺入炉渣(还原渣、氧化渣、气冷炉石)的砂石，造成混凝土表面剥离(如青春痘般状)，造成的原因有二：一则炉渣表面孔隙率高，使外在 H2O、CO2更容易进入混凝土内，加速【碳酸钙(CaCO3)】形成； 二则炉渣本身带有的CaO(钢铁制程内之石灰石)提高了混凝土整体的 CaO 含量，间接提高形成【碳酸钙(CaCO3)】之机率。 HiTechMax科邁斯集團 「砂石」基质一般为 SiO2， 因此以 Si 为主要元素；倘若【砂石+炉渣】，其内部成份的 Ca则会大幅上升。因此业界将会 Ca 与 Si 的比值作为判断指标，目前国内混凝土预拌大厂以「钙硅比0.5」为指标，砂石钙硅比若高于0.5判断为可能带有炉渣，低于0.5则是天然砂石。 透过 XRF 分析仪，进料时迅速判断 Ca/Si(钙硅比)，进而判断是否含有炉渣。如下图一、图二所示范例，在数秒内快速得知元素成分后，以 Ca含量除以 Si 含量得知其钙硅比，进而判断是否含有炉渣，此为混凝土质量管理最重要之一环。 先精密(儀器)莞声限公司 WebSite：www.techmax-asia.com Tel： 0769-82716068 Fax：0769-82716066 莞市長安鎮長盛路中盛商厦3博 图一天然砂石，钙硅比 0.06，不含 Cr 先精密(儀器)莞声限公司 WebSite：www.techmax-asia.com Tel： 0769-82716068 Fax：0769-82716066 莞市長安鎮長盛路中盛商厦3博 先精密(儀器)莞声限公司 WebSite：www.techmax-asia.com Tel： 0769-82716068 Fax：0769-82716066 莞市長安鎮長盛路中盛商厦3博 【爐渣砂石】 图二炉渣砂石，钙硅比 3.47 含Cr 先精密(美器)丈莞声限公司 WebSite：www.techmax-asia.com Tel： 0769-82716068 Fax：0769-82716066 莞市長安鎮長盛路中盛商厦3博 【无法轻易判别的「低炉渣含量砂石」解决方案-XRF】当砂石只被掺入少量炉渣，，一般的品管过程将顿然失效，例如：酚肽指示剂(失效)：高炉渣含量砂石成碱性， pH 值约介于9.6~12.1之间，酚肽指示剂将由透明变红色；低炉渣含量砂石，则无法变色。 磁性反映：高量含炉渣砂石，可透过磁铁将炉渣吸起；低炉渣含量砂石，则无法吸起。 孔隙观察：炉渣本身孔隙率较砂石高，透过显微镜观察其单位面积内含量；低炉渣含量砂石，则不易观察 透过 XRF的穿透效果，以及其优秀的元素分析能力，以及长久以来的 XRF 使用经验，是针对「低炉渣含量砂石」的最佳解决方案。。了解砂石的核心问题，透过正确的品管流程，对于建商的保障，是我们一起走过的历程， XRF 是您最佳的选择。更多材料分析、产业和环境及仪器信息，欢迎扫描微信公众号 QRCode 接收最新信息或上官网点阅。 它就是个万恶不赦的废弃物，绝对不能出现在混凝土里…….吗？关键词：混凝土、炉渣、XRF、砂石    台北松烟文创大楼近日被媒体报导，其兴建时使用之混凝土疑似掺有「炉渣」，舆论一面倒批评炉渣是有毒物质，大楼外墙的一些坑洞，也是因为这些炉渣所致，听起来炉渣就是个万恶不赦的废弃物，绝对不能出现在混凝土的内容物里…….吗？     炉渣又称为炉石，主要来自于一贯制程之炼钢厂或碳钢厂，前者产出者，有气冷高炉渣、水淬高炉渣、脱硫渣及转炉渣等4种；后者产出者，则有还原电弧炉渣暨氧化电弧炉渣等2种。在经过一定的处理程序以后，炉渣可以转用于沥青混凝土及水泥混凝土的填充物，也可以研磨成「高炉石粉」，添加于水泥内则成为「高炉水泥」。所以，炉渣不是垃圾，它本来就是可以使用于混凝土内的添加物。    添加炉渣的混凝土其水化作用较慢，混凝土初期强度较低（7天内），且需要较长的养护时间，来避免混凝土因为自身体积收缩，导致构建表面出现裂痕。所以填充炉渣的混凝土，多用于如日本濑户大桥、明石海峡大桥、长谷水库大坝工程等需要一次灌注范围极大之巨积混凝土、高流动性、高水密性及耐候性之重大土木工程。     然而「炉渣屋」在业界并非新名词；顾名思义为建筑的主要材料「混凝土」，无意或有意被掺进「炉渣」，其结果为造成墙壁表面剥离，钢筋锈蚀。在剥离孔洞内究竟有何化学变化呢？一,碳酸钙（CaCO3）的影响      以【钢筋锈蚀】为例，空气中的CO2渗透进混凝土，酸化混凝土内的Ca(OH)2，产生之碳酸钙（CaCO3）使混凝土从碱性转变成中性，也就丧失保护钢筋生锈的作用。以【表面剥离】为例，外在环境的水份H2O渗透进混凝土，使混凝土内的Ca(OH)2析出表面，再与CO2结合形成CaCO3，造成混凝土致密性下降，进而产生剥离。     因此，阻止外界因素（H2O、CO2）渗透混凝土外层保护层（碳酸钙）进入混凝土内，是质量管理的核心。防止的方法众多，例如：增加混凝土致密性（降低产生孔洞因素）。 二,体积不稳定性(膨胀)    炉石中含有游离氧化钙及游离氧化镁，遇水反应成氢氧化钙及氢氧化镁，造成体积膨胀。膨胀反应机理如下。(1) f-CaO+H2O→ Ca(OH)2-理论体积膨胀99%(2) f-MgO+H2O→ Mg(OH)2-理论体积膨胀118%高炉炼铁及电炉氧化期因制程中未添加生石灰、白云石等添加物做为除碴剂，因此气冷高炉石、电炉氧化碴体积安定性佳；转炉石与电炉还原渣因转炉炼钢、电炉还原期加入大量石灰石等副原料故炉碴含有未完全反应之f-CaO、f-MgO 因此体积稳定性较差，f-CaO、f-MgO遇水反应成Ca(OH)2， Mg(OH)2造成体积膨胀。     除此之外, 另一大家关注之问题为重金属铬含量，转炉石总铬含量约865mg/kg，电炉石总铬含量平均约7,553mg/kg，当工程应用与土壤接触时，采样常受土壤法规困扰。【砂石来源的质量管理-XRF】    建筑使用掺入炉渣（还原渣、氧化渣、气冷炉石）的砂石，造成混凝土表面剥离（如青春痘般状），造成的原因有二：一则炉渣表面孔隙率高，使外在H2O、CO2更容易进入混凝土内，加速【碳酸钙（CaCO3）】形成；二则炉渣本身带有的CaO（钢铁制程内之石灰石）提高了混凝土整体的CaO含量，间接提高形成【碳酸钙（CaCO3）】之机率。     「砂石」基质一般为SiO2，因此以Si为主要元素；倘若【砂石+ 炉渣】，其内部成份的Ca则会大幅上升。因此业界将会Ca与Si的比值作为判断指标，目前国内混凝土预拌大厂以「钙硅比 0.5」为指标，砂石钙硅比若高于0.5判断为可能带有炉渣，低于0.5则是天然砂石。      透过XRF分析仪，进料时迅速判断Ca/Si（钙硅比），进而判断是否含有炉渣。如下图一、图二所示范例，在数秒内快速得知元素成分后，以Ca含量除以Si含量得知其钙硅比，进而判断是否含有炉渣，此为混凝土质量管理最重要之一环。图一天然砂石, 钙硅比0.06,不含Cr     图二炉渣砂石, 钙硅比3.47含Cr   【无法轻易判别的「低炉渣含量砂石」解决方案– XRF】当砂石只被掺入少量炉渣，一般的品管过程将顿然失效，例如：酚肽指示剂（失效）：高炉渣含量砂石成碱性，pH值约介于9.6~12.1之间，酚肽指示剂将由透明变红色；低炉渣含量砂石，则无法变色。磁性反映：高量含炉渣砂石，可透过磁铁将炉渣吸起；低炉渣含量砂石，则无法吸起。孔隙观察：炉渣本身孔隙率较砂石高，透过显微镜观察其单位面积内含量；低炉渣含量砂石，则不易观察。     透过XRF的穿透效果，以及其优秀的元素分析能力，以及长久以来的XRF使用经验，是针对「低炉渣含量砂石」的最佳解决方案。了解砂石的核心问题，透过正确的品管流程，对于建商的保障，是我们一起走过的历程，XRF是您最佳的选择。更多材料分析、产业和环境及仪器信息，欢迎扫描微信公众号QRCode接收最新信息或上官网点阅。