試述粉煤灰摻在混凝土中的具體應用措施

隨著工業的發展，粉煤灰排放量將逐年增加，合理地推廣和應用粉煤灰不僅能節約土地和能源，而且能保護和治理環境。粉煤灰在建材中的應用十分廣泛，使用粉煤灰作建筑材料不僅能節約能源與材料、降低生產成本和工程造價，而且生產出的材料性能和各項指標與常規建筑材料相比有過之而無不及。

一、粉煤灰在混凝土中的應用分析

1、粉煤灰在混凝土中的作用

了解混凝土的微結構的特性及其對性能的影響后，就可以更好地認識粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下幾方面;

1)填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤滑層，由于扮煤灰的容重(表觀密度)只有水泥的2/3左右，而且粒形好(質量好的粉煤灰含大量玻璃微珠)，因此能填充得更密實，在水泥用量較少的混凝土里尤其顯著。

2)對水泥顆粒起物理分散作用，使其分布得更均勻。當混凝土水膠比較低時，水化緩慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。

3)粉煤灰和富集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結晶發生火山灰反應，不僅生成具有膠凝性質的產物(與水泥中硅酸鹽的水化產物相同)，而且加強了薄弱的過渡區，對改善混凝土的各項性能有顯著作用。

4)粉煤灰延緩了水化速度，減小混凝土因水化熱引起的溫升，對防止混凝土產生溫度裂縫十分有利。

2、使用粉煤灰混凝土的性能分析

事實上，如前所述，由于高效減水劑的應用，使混凝土的水膠比可以大幅度降低，從而使摻用粉煤灰的效果大為改善，使大摻量粉煤灰混凝土的性能能夠大幅度地提高。

1)水膠比的影響:水膠比的上述變化為什么影響這么大呢?在高水膠比的水泥漿里，水泥顆粒被水分隔開(水所占體積約為水泥的兩倍)，水化環境優異，可以迅速地生成表面積增大1000倍的水化物，有良好地填充漿體內空隙的能力。粉煤灰雖然從顆粒形狀來說，易于堆積得較為密實，但是它水化緩慢，生成的凝膠量少，難以填充密實顆粒周圍的空隙，所以摻粉煤灰水泥漿的強度和其他性能總是隨摻量增大(水泥用量減少)呈下降趨勢(當然在早齡期就更加顯著)。

在低水膠比的水泥漿里情況就不一樣了。不摻粉煤灰時，高活性的水泥因水化環境較差，即缺水而不能充分水化，所以隨水灰比下降，未水化水泥的內芯增大，生成產物量下降，但由于顆粒閬的距離減小，要填充的空隙也同時減小，因此混凝土強度得到迅速提高。

2)溫度的影響:眾所周知，溫度升高時水泥水他的速率會顯著加快。研究表明:與20X2相比，3032時硅酸鹽水泥的水化速率要加快一倍。由于近些年來大型、超大型混凝土結構物的建造，構件斷面尺寸相應增大;混凝設計土強度等級的提高，使所用水泥標號提高、單位用量增大;又由于水泥生產技術的進展，使其所含水化迅速的早強礦物硅酸三鈣含量提高、粉磨細度加大，這些因素的疊加，導致混凝土硬化時產生的溫升明顯加劇，溫峰升高。

由于混凝土技術的進展，使混凝土可以在比較低的水膠比條件下制備，這就使粉煤灰在混凝土中的作用出現顯著地變化。而近些年來水泥活性增大、混凝土設計等級提高促使水泥用量增大，以及構件斷面尺寸加大，在混凝土體溫度上升的前提下，進一步促進了粉煤灰在混凝土中作用的發揮，以至可以說:粉煤灰在許多情況下可以起到水泥所起不到的作用，成為優質混凝土必不可少的組分之一。

3)室內試驗與現場澆注:長期以來，人們對于混凝土強度——其質量控制主要指標(通常也就是唯一指標)的評價，一直是根據在實驗室里制備的小試件(由于骨料最大粒徑的減小，試件尺寸從200×200×200mm減小到現在的100×100×lOOmm)，經規定齡期的標準養護(20士3℃}RH≥90%)，然后在試驗機上破型得到的數據進行。Idorn[7]在91年曾擬文指出:在特定實驗室條件下取樣制備試件進行試驗作為控制質量的方法，而不去開發以物理化學為科學依據的控制方法，是不合乎當今時代的錯誤。

二、粉煤灰在建筑砂漿中的效應和作用分析

1、建筑砂漿的粉煤灰效應

粉煤灰摻入砂漿后，會對砂漿的一些性能和特點發生影響，這就是粉煤灰效應。一般粉煤灰效應包括形效應，活性效應和微集料效應三個基本方面。

(1)形態效應

所謂形態效應，泛指各種應用于混凝土和砂漿中的礦物質粉料，由其顆粒的外觀形貌、內部結構、表面性質、顆粒級配等物理性狀所產生的效應。由于粉煤灰中大量微粒的作用，不僅可以降低砂漿的需水量，改善砂漿的初始結構，還能促使或幫助砂漿體中水泥顆粒均勻分散，擴大了水泥的水化空間和水化產物的生成場所。從而促進水泥的水化反應。

(2)活性效應

粉煤灰火山灰活性是指其所含的硅鋁質玻璃體在常溫和有水條件下與Ca(OH)2發生活性反應并生成具有膠凝性水化物的能力。其活性效應就是指的這種粉煤灰活性成分所產生的效應。在粉煤灰玻璃體微粒表層生成的火山灰反應產物，與水泥水化物類似，這種水化物交叉連接，對促進砂漿強度增長，尤其是抗拉強度的增，起了主要的作用。

(3)微集料效應

粉煤灰的微集料效應是指粉煤灰顆粒均勻分布于水泥漿體的基相之中，就像微細的集料一樣。對粉煤灰顆粒和水泥凈漿間及水泥緊密處的顯微研究證明，隨著水化反應的進展，粉煤灰和水泥漿體的界面接觸越趨緊密。在界面上形成的粉煤灰水化凝膠的顯微硬度大于水泥凝膠。粉煤灰微粒在水泥漿體中分散狀態良好，有助于新拌砂漿的硬化和均勻性的改善，也有助于砂漿中孔隙和毛細孔的充填和細化。

粉煤灰的上述3種基本效應是互相聯系和互相影響的，粉煤灰效應則是在一定條件下三種基本效應共同作用的總和。

2、粉煤灰品質對砂漿強度的影響

(1)粉煤灰的細度

粉煤灰的細度與需水量比的關系密切，需水量比是指在一定試驗條件下，摻合粉煤灰與不摻粉煤灰的標準流動度達到125-135mm時的拌合水用量之比。由于除參加水泥的水化反應及粉煤灰的火山灰反應外，多余的水分在砂漿硬塊體中形成孔隙，導致砂漿結構及性能劣化，故該參數是用于砂漿摻合料的粉煤灰品質話準中的一個重要指標。粉煤灰的粗細直接影響粉煤灰的需水量和與堿性激發劑產生化學反

應界面的大小，粉煤灰越細，其需水量比就越低，火山灰反應的界面也就增長，粉煤灰的微集料效應明顯。有利于砂漿強度的提高。

(2)粉煤灰的含炭量

由于粉煤灰中炭粒是多孔的，具有強烈的吸附作用，它會使砂漿的需水量增加，密實性降低，因此對砂漿強度有明顯的損害。炭粉往往又會在泌水過程中逐步與漿體分離上升到砂漿的表面，影響砂漿面層的質量。因此其含量越低越好，粉煤灰中未燃盡炭可按其燒失量指標來估量，國標規定I級灰燒失量的最大限值為5%。