粉煤灰混凝土性能的研究

摘要:通過對粉煤灰的一些性質的研究，以及加入混凝土中的粉煤灰的質量要求，可以得知粉煤灰在混凝土中的作用，對混凝土的強度的影響。最后總結出粉煤灰混凝土的性能及應用。

關鍵詞:粉煤灰 粉煤灰混凝土 粉煤灰混凝土的性能

0 引言

混凝土的高強化是工程需要，自從1850年出現鋼筋混凝土以來，作為重要的工程結構材料，高強度一直被認為是優秀混凝土的特征。20世紀50年代以前，世界各國混凝土強度達到30MPa以上即為高強度混凝土。20世紀50年代，34MPa以上為高強度混凝土，20世紀60年代以來提高到41~52MPa，目前50到60MPa的高強度混凝土已廣泛用于高層建筑及橋梁工程。

以抗壓強度60~80MPa的混凝土逐步取代30~40MPa混凝土，可以大大降低鋼筋混凝土結構中混凝土及鋼筋用量。若使用60MPa高強度混凝土取代30MPa混凝土，可使鋼筋用量減少240kg/m3，還可以節約40%混凝土用量。通過大量實驗表明，向混凝土中加入粉煤灰就可以增大混凝土的強度。

1 粉煤灰

粉煤灰是燃煤爐發電的發電廠排放出的煙道灰。到目前為止，混凝土中所使用的都是干排灰，并且經過粉磨達到規定細度的產品。在近年來，粉煤灰中出現一個新品種，即高鈣粉煤灰。凡氧化鈣含量在8%以上或游離鈣含量大于1%的粉煤灰稱為高鈣灰。它的產生源于電廠為解決煙氣中SO3污染大氣問題而在粉煤灰中摻氧化鈣粉末。但高游離鈣存在使水泥安定性不良。因此可作為混凝土摻合料的高鈣灰中游離氧化鈣的含量不得高于2.5%;且高鈣灰具需水量比低，活性高，兼具水硬性和氣硬性的特點，使高鈣灰只能單摻，不得使用復合摻合料，且不得和膨脹劑，防水劑共同使用。

1.1 粉煤灰的性質 粉煤灰是一種火山灰質材料在CaO-SiO2-Al2O3三元相圖中，其組成和位置與火山灰質材料相近，是一種鋁硅酸鹽類礦物摻合料。(粉煤灰的物理性質及化學性質見表一～表三)

1.2 粉煤灰的作用機理

1.2.1 粉煤灰的“活性效應” 粉煤灰的“活性效應”因粉煤灰系人工火山灰質材料，所以又稱之為“火山灰效應”。因粉煤灰中的化學成份含有大量活性SiO2及Al2O3，在潮濕的環境中與Ca(OH)2等堿性物質發生化學反應，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等膠凝物質，對粉煤灰制品及混凝土能起到增強作用和堵塞混凝土中的毛細組織，提高混凝土的抗腐蝕能力。

1.2.2 粉煤灰的微集料效應 粉煤灰中粒徑很小的微珠和碎屑，在水泥石中可以相當于未水化的水泥顆粒，極細小的微珠相當于活潑的納米材料，能明顯的改善和增強混凝土及制品的結構強度，提高勻質性和致密性。

1.2.3 粉煤灰的“形態效應” 在顯微鏡下顯示，粉煤灰中含有70%以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，質地致密。這種形態對混凝土而言，無疑能起到減水作用、致密作用和勻質作用，促進初期水泥水化的解絮作用，改變拌和物的流變性質、初始結構以及硬化后的多種功能，尤其對泵送混凝土，能起到良好的潤滑作用。在上述粉煤灰的三大效應中，形態效應是物理效應，活性效應是化學效應，而微集料效應既有物理效應又有化學效應。這三種效應相互關聯，互為補充。粉煤灰的品質越高，效應越大。所以我們在應用粉煤灰時應根據水泥、混凝土、粉煤灰制品的不同要求選用適宜和定量的粉煤灰。如不恰當，則會起到反作用。

2 粉煤灰混凝土

低水灰比、大摻量粉煤灰混凝土的早期強度低，但長齡期強度如90天強度就能趕上空白混凝土，且滲透系數、徐變系數低而彈性模量高，因而耐久性大大優于早強、高強混凝土，向混凝土中加入優質粉煤灰(技術要求見表四)可以配置高流動性高強度的混凝土。它的抗拉強度基本上與基準混凝土相近，但其抗折軸壓強度比基準混凝土有所下降;抗滲性能有所提高，這在于火山灰反應，使普通混凝土內性能不穩定的氫氧化鈣轉為結構上致密，性能上穩定的膠凝物質，使其提高了混凝土的抗滲性。粉煤灰混凝土比基準混凝土的收縮值小，兩者收縮發展情況基本相近;它的鋼筋粘結力也有所提高，這是由于粉煤灰混凝土比基準混凝土膠結料明顯增多，均勻性較好，因而增強了其粘結強度。

3 粉煤灰混凝土的應用

高性能的粉煤灰混凝土已在多項工程領域中成功應用，，取得良好效果;為了進一步了解在混凝土中摻入粉煤灰后，對混凝土強度情況，我們查找了在福州有關工程上應用的資料:混凝土工程量約為1000m3，混凝土強度為C30和C20，共節約水泥47T(粉煤灰取代水泥的最大限量見表五)，每立方可降低成本約8%，他們的現場施工人員普通反映，粉煤灰混凝土和易性好，振搗方便，脫模后，混凝土表面光滑，效果良好。

4 結論

4.1 摻加適量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流動性、粘聚性和保水性，使混凝土拌和料易于泵送、澆筑成型，并可減少坍落度的經時損失。

4.2 摻加粉煤灰后可減少水泥用量，且粉煤灰水化放熱量很少，從而減少了水化放熱量，因此施工時混凝土的溫升降低，可明顯減少溫度裂縫，這對大體積混凝土工程特別有利。

4.3 混凝土的耐久性提高，由于二次水化作用，混凝土的密實度提高，界面結構得到改善，同時由于二次反應使得易受腐蝕的氫氧化鈣數量降低，因此摻加粉煤灰后可提高混凝土的抗滲性和抗硫酸鹽腐蝕性和抗鎂鹽腐蝕性等。同時由于粉煤灰比表面積巨大，吸附能力強，因而粉煤灰顆?？梢晕浪嘀械膲A，并與堿發生反應而消耗其數量。游離堿數量的減少可以抑制或減少堿集料反應。

4.4 粉煤灰混凝土不僅能節約水泥，還減少了細骨料，從而降低了混凝土成本，具有一定經濟效益，同時利用粉煤灰，可減少占地面積，可改善環境污染，因此，具有一定社會效益。

參考文獻:

[1]周嘯塵，王新友.粉煤灰對高性能混凝土工作性的影響.

[2]黃土元.粉煤灰混凝土的特性及其在混凝土制品中的應用.

[3]許麗萍，黃土元.預測混凝土中碳化深度的數學模型.

[4]錢覺時.粉煤灰特性與粉煤灰混凝土.

[5]沈旦申.粉煤灰混凝土.

[6]柳俊哲.混凝土碳化研究與發展.

[7]朱艷芳，王培銘.大摻量粉煤灰混凝土的抗碳化性能研究.

[8]錢覺時，孟志良，張興元.大摻量粉煤灰混凝土抗碳化性能研究.

[9]馮乃謙，邢峰.高性能混凝土技術.