淺談水泥和粉煤灰對混凝土性能的影響

摘要：混凝土預拌商品化是經濟發達國家的成功經驗，自2004年1月1日起，全國124個大中城市禁止現場攪拌混凝土，并大力推廣和使用預拌混凝土，到２００６年全國所有的城區一律禁止現場攪拌混凝土。今天我們很少在城市里看到現場攪拌混凝土那灰塵四揚、泥水橫流的景象。城市長高了，道路變寬了，綠地增多了。隨著市場的竟爭化，混凝土的質量問題也是層出不窮。水泥和粉煤灰具有影響混凝土性能的很大因素。

關鍵詞：混凝土；配合比；水泥；粉煤灰

混凝土攪拌站在我國起步較晚，但發展很快，時至今日，混凝土攪拌站已遍布全國各地。建設、開發、施工單位對混凝土的全局觀念和環保意識在不斷提高，也加大了使用混凝土積極性。

近年來C50以上混凝土已大量用于預制構件，高層建筑和大跨度橋梁中，這是混凝土技術進步的重要標志。

1 水泥對混凝土的影響

混凝土工程技術人員不僅要了解水泥除強度以外的各種物理力學性能，而且要增加一些水泥組成和工藝的知識，還應了解施工的知識和結構、構造的知識，反之，結構工程設計和施工技術人員必須深化水泥、混凝土的知識，才能知道如何對水泥提出全面而正確的要求，并正確使用混凝土。例如：在混凝土中摻入硅灰時，混凝土的強度隨硅灰的摻量而提高;但在水泥中，水泥強度并不隨硅灰的摻量而變化，這說明混凝土的行為并不取決于水泥單獨的性質和行為。

水泥標準的修訂：我國水泥標準自1979年進行過4次修訂。第1次修訂的標準于1979年7月開始實施，第2次修訂1992年開始逐步實施，第3次修訂1999年開始實施，第4次修訂2008年開始實施。水泥標準的修訂，實現了六大通用水泥標準列入國家標準修訂，六通合一促進我國水泥生產工藝的改進和產品質量的提高，也是國家對“耗能大戶”向節能減排環保型企業轉變的必然結果。

國標GB175-2007的實施，對我國水泥行業而言是一次大的改革。在很大程度上規范了水泥市場。

通過對標準修訂，普通硅酸鹽水泥活性混合材摻量較舊標準提高了5%，但非活性混合材的允許最大摻量降低了2%，3天強度較舊標準也提高了1MPa，這就要求我們在混凝土中加入粉煤灰、礦渣粉等其他混合材料時必須提前做好試配，避免對混凝土強度帶來影響。

礦渣硅酸鹽水泥中混合材摻量將舊標準的20%~70%重新劃分為兩個等級，即：A型和B型。技術人員在使用B礦渣硅酸鹽水泥時由于其礦渣摻合料摻量較大，要注意盡量避免再增加其他摻合料的摻入；而A型礦渣水泥由于其礦渣摻量較低，而且礦渣微粉本身具有很高的活性，所以在使用時可以考慮適當摻加其他礦物摻合料（粉煤灰、礦渣微粉、微硅粉等）以降低混凝土成本或提高混凝土其他性能。

32.5等級普通硅酸鹽水泥的取消，通過實驗試配，非冬期施工階段，可以提高礦物摻合料的用量，尤其是粉煤灰的用量。冬期施工階段，對于低強度等級混凝土應優先選用P.O42.5R水泥，當因膠凝材料過少而不能滿足泵送要求時，在滿足工程要求的前提下可考慮使用強度等級為32.5R的A型礦渣硅酸鹽水泥（P.S.A 32.5R）或強度等級為32.5R的復合硅酸鹽水泥（P.C 32.5R）（最好不含火山灰、粉煤灰摻合料），因為這兩種32.5等級水泥相對早期強度較高，礦物摻合料活性相對較大，能夠為混凝土提供抵制嚴寒的早期熱量，避免混凝土遭受早期凍害。

水泥強度等級和水灰比是決定混凝土強度最主要的因素，也是決定性因素。水泥時中的活性組成，在水灰比不變時，水泥強度等級愈高，則硬化水泥石的強度愈大，對骨料的膠結力就愈強，配制成的混凝土強度也就愈高。在水泥強度等級相同的條件下，混凝土的強度取決于水灰比，水灰比愈小，水泥石的強度愈高，與骨料粘接力愈大，混凝土強度也愈高。但是如果水灰比過小，拌合物過于干稠，在一定的施工振搗條件下，混凝土不能被振搗密實，出現較多的蜂窩，孔洞，將導致混凝土強度嚴重下降。混凝土的強度主要由水泥漿的強度、水泥漿與骨料界面的粘結強度、骨料顆粒強度決定。水泥漿的稠度決定于水灰比。水灰比小，水泥漿稠，流動性小，粘聚性、保水性好。太小，不能保證施工密實；太大，降低強度和耐久性。水泥漿將骨料牢固地粘結成整體，而水泥漿的強度取決于水泥的強度等級，因此，合理選擇水泥的強度等級非常重要。研究表明，等級越高的水泥越易獲得更高的強度，但其強度增長不與水泥抗壓強度的增長成正比，當水泥的強度等級過高于混凝土設計強度等級時，水泥用量小，拌合物松散，粘性差，反之過低時，水泥用量過多，混凝土拌合物粘聚力大，成團，不便澆注，不經濟，且過大的水泥用量也可能引起混凝土在水化初期出現塑性裂縫以及收縮量的增加。

工程實踐證明，在相同材料和工藝條件下，混凝土強度取決于水膠比，即混凝土強度隨水膠比增大而降低，這就是水膠比定則，但是有些技術員和操作工對現場加水破壞混凝土耐久性、和易性認識不足，以為用水稀釋拌合物，增大坍落度便于攪拌、泵送、澆筑，殊不知，合理水膠比每增加0. 05，混凝土強度就可能下降10MPa，另外，攪拌好的混凝土是水與水泥，水泥漿與石子，砂漿與石子之間彼此包裹和填充的混合結構，向其加水，會加劇混凝土的離析和泌水，影響硬化后混凝土強度和耐久性，同時會造成混凝土泵送、澆筑過程脹模、跑漿現象，從而產生蜂窩、麻面、露筋等質量問題。

2 粉煤灰對混凝土的影響

近幾年來，粉煤灰混凝土技術越來越成為國內外混凝土研究和應用領域中的重要課題，作為混凝土的混合材在建筑工程中的應用日益增多。隨著現代化工業的發展，能源短缺，環境污染以及礦物資源枯竭等問題表現的愈來愈突出，而粉煤灰問題直接影響到能源工業的發展，如今粉煤灰已成為配合比中的重要組成部分，粉煤灰與水泥、集料、水、外加劑同樣重要。

摻入品質優良的粉煤灰能改善混凝土性能、降低造價、提高混凝土的耐久性。粉煤灰細度的大小，對配制的混凝土強度等性能影響很大。因細灰含有大量具有火山灰活性的玻璃珠，當摻入混凝土中時，能與水泥水化析出的氫氧化鈣，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等膠凝物質;細灰在混凝土中，能起到滾珠作用、致密作用，可減少混凝土的用水量，改善和易性，提高密實性;促進混凝土的均勻性。而顆粒較粗的粉煤灰，其強度低、活性小，用于混凝土中不但增加水泥漿體中的疏松顆粒，還會增加用水量，對混凝土強度有不利影響。因此粉煤灰細度應作為首要考核和控制的指標。

粉煤灰具有琉璃體形態的活性成分，這些成分與水泥水化過程后能生成具有膠凝性能的水化鋁酸鈣、水化硅酸鈣等，還有利于水化鋁硅酸鹽的形成，均與水泥漿硬化體晶格堅固地結合起來，填充在骨料之間使混凝土結構更緊密，從而使混凝土后期強度增長較快。在水泥水化過程中，粉煤灰能夠填充到混凝土結構的孔隙裂縫中，改善孔結構，提高水泥石的密實度，調結凝膠量和凝膠過程的功能，起到改善混凝土宏觀性能，搞高抗滲性的作用。

需水量小于100%，小于45μm的粉煤灰，可以降低需水量，等量代替混凝土中部分水泥，還可以降低砂率，提高混凝土新拌、硬化和使用性能。隨著對粉煤灰認識的逐漸深入，人們充分認識到利用粉煤灰已不僅僅是取代水泥、節約能源以及減少環境污染的問題，粉煤灰已經成為對混凝土改性的一種重要組分

參考文獻

[1]GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》

[2]魏偉，弗克新型建材有限公司，淺談粉煤灰對混凝土的影響