混凝土浇筑产生气体爆炸事故的分析

1事故概况

某工地浇捣的地下室混凝土，其底板厚500mm，混凝土抗压强度等级为C30，由商品混凝土公司组织供应。浇捣时间为当天上午9:00开始到晚上22:30结束，共浇捣混凝土1200m³。，在底板浇筑完成15h后，一电焊工距离底板集水坑0.5m的地方使用氧气切割钢筋，引起集水坑爆炸，爆炸集水坑平面尺寸为1.5m×2m，深为1.5m（如图1），爆炸威力较大，将一名工人抛至4m高度后摔下致死。

2事故现场勘察

事故发生后立即在现场进行了勘察，首先专业检测公司对事故发生地周边土壤进行了检测，所用检测仪器为Drager PacIII（测试H₂）和Drager Pac7000（测试CO），经检测发现事故发生地周边土壤并无可燃气体（H₂和CO）产生。因此排除了土壤中含有可燃气体的情况。然后对离事故发生处旁边约10m左右、另一尚未打开盖板的集水坑进行了检测，所用检测仪器仍为Drager PacIII（测试H₂）和Drager Pac7000（测试CO），发现H₂浓度超过2000ppm（2000ppm为检测仪器上限），CO浓度不高。因此根据事故现场勘查，初步认定本次爆炸可能是混凝土浇捣产生H₂，H₂在密闭的环境下（如集水坑）被切割钢筋产生火花点燃发生爆炸。

3本工程混凝土原料及配合比

本工程使用商品混凝土，混凝土生产、运输和泵送过程中无异常现象发生，出机混凝土和易性好，混凝土坍落度为130mm～160mm，当天施工过程中无异常现象发生。水泥采用42．5级普通硅酸盐水泥，粗骨料采用5mm～25mm碎石，细骨料采用中砂。拌和水为自来水，粉煤灰使用2级灰，矿粉使用S95级，原料进厂时根据国家规范^[1]要求进行试验，结果表明该粉煤灰满足国标要求的各项指标。外加剂1为TD-SRR高效缓凝减水剂，外加剂2为膨胀剂UEA-Ⅱ，2种外加剂都有产品合格证。水泥的配合比如表1。

4不同配比拌合物试验

为分析混凝土浇捣产生H₂的原因，我们进行了5种配合比拌合物试验，配合比1为表1所示的现场使用的商品混凝土配合比，配合比2、3、4、5分别按照实际使用混凝土各组分的含量用水泥分别与粉煤灰、矿粉、添加剂1、添加剂2拌合，分别为表2、表3、表4、表5所示。配合比1试样重43kg，配合比2、3、4、5试样分别重为18kg、10kg、17.5kg、18.5kg。

      每种配合比的拌合物均装入密封箱并完全密封，放置于温度24℃，湿度60%的房间，17h后进行气体浓度检测，检测结果如表6。

         从检测结果可见，配合比1和配合比2的拌合物在凝固过程中产生了大量的H₂，配合比1是现场所使用混凝土的配合比，它的拌合物产生大量H₂证实了爆炸事故的确是由混凝土浇捣产生H₂引起。配合比2的拌合物只有水泥、粉煤灰和水，其中水泥和水在其它配合比3、4、5的拌合物中都使用了，而只有配合比2产生了大量H₂，因此可以断定是粉煤灰和水泥拌合以后发生反应产生H₂。

5粉煤灰和水泥拌合以后产生H₂原因分析

目前国内有少数文献报道过粉煤灰与水泥发生反应产生H₂的案例_[2]，文献认为粉煤灰中含有金属铝，金属铝在一定的温度和碱性条件下发生式（1）所示的化学反应，置换出H₂。

2Al+2H₂O+2OH^-=2AlO^2-+2H₂↑（1）

笔者认为本次事故正是含有金属铝的粉煤灰被使用，从而在混凝土浇筑过程中产生H₂，H₂在密闭的环境中被点燃，发生爆炸。

6结论与建议

本文论述和分析了一起罕见的混凝土浇筑过程中产生可燃气体引发爆炸事故，有以下结论：

（1）一些含金属铝的粉煤灰在混凝土浇筑过程中与水泥发生反应产生H₂，H₂在密闭环境中被点燃就会发生爆炸，爆炸威力很大，会造成较大的安全生产事故，有较大的安全隐患。

（2）目前相关规范并没有要求对粉煤灰的化学成分（除了三氧化硫）进行检测，不能有效制止含金属铝的粉煤灰被使用在混凝土中，有管理漏洞，建议规范中尽快明确对粉煤灰化学成分检测要求，以便消除安全隐患。

（3）在大体积混凝土浇筑时，要注意通风，特别是对于底板集水坑等井道和地下室浇筑，一定要注意现场不得出现火源，随时通风，否则有可能出现大规模爆炸事故。参考文献（略）

（来源：《江苏建材》2012.03）