粉煤灰和外加劑在混凝土中的應用研究

陳宏煒

成都市鑫沙商品混凝土有限公司（610300）

1 粉煤灰的應用及影響

自1980年開始，粉煤灰成為了一種基本的混凝土原材料。粉煤灰的主要活性成分是可溶性二氧化硅，當其與水泥水化后形成的氫氧化鈣進行化學反應時，會形成水化硅酸鈣膠凝物質。隨著粉煤灰的摻入，混凝土的黏性和塑性會變得更好。同時，粉煤灰顆粒能夠提高混凝土的流動性，進而提高混凝土的和易性。由于粉煤灰具有火山灰的相應特點，使得混凝土的凝固時間相應變長，同時，由于加入的水較多，粉煤灰顆粒及變緩的水化反應使混凝土的可泵性得到了提升[1]。摻加粉煤灰的混凝土，其凝結時間變得更長，需要注意延后時間抹面，并且需要防止其發生裂縫和塑性收縮。對比于其他性質的混凝土，粉煤灰性質的混凝土需要添加一定量的引氣劑來滿足含氣量要求。

在強度方面，摻入粉煤灰的混凝土，其3 d和7 d強度明顯低于未摻入粉煤灰的混凝土；當達到90 d時，摻入粉煤灰的混凝土和沒摻入粉煤灰的混凝土的強度基本一致。由于摻入粉煤灰的混凝土的強度在后期有相對較好的發展空間，所以其后期的強度會大于未加入粉煤灰的混凝土；然而由于其早期強度偏低的因素，導致其對混凝土施工有不小的影響。相關的試驗表明[2-3]，使用超量取代法同時摻入粉煤灰和減水劑的混凝土，其強度在28 d時已超過普通混凝土。在抗拉強度方面，粉煤灰混凝土和普通混凝土基本上是一致的。對于粉煤灰混凝土而言，其抹面和養護方面需要加強關注。相較于普通混凝土，雖然粉煤灰混凝土的表面耐磨性相對較低，但二者側面的抗沖耐磨性是一致的。在干縮性和溫度變化方面，按照常規量度來摻入粉煤灰，對混凝土沒有太大的影響。

根據相關的數據分析[4-5]，相較于普通混凝土，粉煤灰混凝土在28 d齡期前的透水性更高、28～90 d齡期內透水性會相對降低；當其經過了90 d齡期之后，相應的透水性就會比普通混凝土還要低。因此，在應用粉煤灰混凝土作業時，需要做好相應的養護、防護工作。在其他方面，如防損害方面，需要注意是否有相對合適的空氣環境、濕度范圍等條件；還需要對粉煤灰質量進行嚴格把控，如細度和燒失量等，做到精益求精。

同時在應用粉煤灰的過程中，還可以抑制新拌的混凝土所產生泌水，當不斷的摻入粉煤灰，可以彌補細小骨料中的一些不足之處，從而達到使砂漿基體中泌水渠道的連續性能夠被中斷的目的，使其能更好的發揮其自身的優勢，創造更高的價值。粉煤灰的應用可以改善混凝土的和易性，通過改善混凝土的拌合料的流動性和其保水的性質，使混凝土拌合料易于泵送和易于澆筑成型，減少不必要的成本損失；混凝土的耐久性有了粉煤灰的加入使其得到了相應的提高；同時耐磨性也得到了提升；降低了成本。

2 外加劑的應用及影響

外加劑在混凝土中的使用起源于20世紀50年代，我國相對于全球而言起步較晚。如今，我國在外加劑的科研、生產能力等方面得到了快速的提高，外加劑的應用領域也在不斷拓展。作為一種新型材料，外加劑在混凝土中的重要作用也被人們逐漸地發現[6]。不斷擴大的應用領域也使其技術含量和產品本身的質量得到了更加飛快的發展，

1）根據外加劑在混凝土中的不同作用，可將其分為以下幾種類型:①改善凝結硬化性。該種類型通過對凝結時間的調整或者是改變其硬化的性能來適應其特殊的要求，如建設中對混凝土性能的要求。通常情況下，常用的有速凝劑、緩凝劑和早強劑等。這些都是常規的外加劑；②調節含氣量。該類型主要包括消泡劑、引氣劑等；③改善流動性。該種類型主要是通過改善流動性來改善混凝土性能，主要有引氣劑、抗凍劑等。

2）通過相應的數據分析[7]，外加劑的主要作用有以下幾種:①延緩凝結的時間。在混凝土中摻入緩凝型的堿水劑，可以相應地調節其凝結的時間，同時改善其可泵性，可滿足不同工程，特別是相對較大體量的混凝土工程的施工要求；②節省材料。在混凝土中加入相應的外加劑，使其強度增強的同時，還可以改善其和易性，調節其含氣量，從而相應地提高其耐腐蝕能力、減弱其堿-集料反應、提高其鋼筋抗銹蝕能力，使其黏結力能夠相應地提高，這不僅能夠使其使用面積被擴大，還可以節省建筑材料。

3）在外加劑的應用過程中，需要特別注意以下幾點:①雖然不同的混凝土都可以摻入外加劑，但是為防止意外的發生，還是需要根據工程要求、設計標準和施工條件選擇適合的外加劑；②要高度重視外加劑的質量，詳細了解其真實的性能和價位，多關注其技術資料和相關的指標，做到“次中尋好，好中更好”；③混凝土的主要原材料是水泥，水泥品種不同，對減水劑應用效果的影響也有很大的不同。水泥中的很多組分都對外加劑具有重要影響，包括礦物組成、細度、摻合料等。

3 需注意事項及處理方法

1）摻入粉煤灰的品質必須符合《用于水泥和商品混凝土中的粉煤灰》（GB 1596—2005）的要求。

2）粉煤灰的相應摻量:在通常情況下，Ⅰ級粉煤灰可達水泥用量的20%，Ⅱ級粉煤灰可達水泥用量的15%，在此限量內能發揮粉煤灰的有效作用；超過此限量時,隨著摻量的增加，脆性系數減少，強度逐漸降低，易出現早期裂縫等負面影響，因可能出現的特別情況不一致，具體摻量必須經過相應的實驗確定。

3）采用內摻法摻加粉煤灰時，配制出的商品混凝土的強度7 d和28 d的強度均低于純水泥商品混凝土，在減少水用量的同時，為使粉煤灰商品混凝土與純水泥商品混凝土具有相同的和易性和強度指標，粉煤灰置換商品混凝土中的水泥時，常采用超量置換。

4）粉煤灰用于下列商品混凝土時，應采取相應措施:①粉煤灰用于高抗凍性商品混凝土時，必須摻人引氣劑改善孔的結構，形成大量封閉細小的孔，提高抗凍性；②在水工構筑物商品混凝土中摻用粉煤灰時，應加強振動，選用分散性好的減水劑，以消除吸附效應所形成的大氣泡（孔徑r>3 mm），減少氣蝕、溶蝕、酸堿鹽侵蝕。③在低溫條件下施工時，宜摻入對粉煤灰商品混凝土無害的早強劑或防凍劑，綜合消除摻入粉煤灰對早期強度的影響，并采取適當的保溫措施；④在補償收縮商品混凝土中使用粉煤灰必須注意粉煤灰對補償收縮性能的抑制作用，要通過試驗確定膨脹劑及粉煤灰的摻量，方能達到所需膨脹量。

4 結語

混凝土是使用最廣、用量最大的建筑材料。粉煤灰和外加劑是混凝土不可或缺的重要組成成分。外加劑的主要特點是摻量小、品種多。粉煤灰混凝土的特點主要是能夠帶來顯著的經濟效益，在混凝土工程中有著很大的應用價值。不論是外加劑還是粉煤灰，其自身的價值都值得人們不斷研究和探索。

粉煤灰是一種有效的再生資源，粉煤灰的成分和表面特性賦予了其一定的活性。粉煤灰用于商品混凝土，可以改善商品混凝土的性能，提高商品混凝土的耐久性。而且其價格低廉，用優質的粉煤灰作為商品混凝土的摻合料既可降低工程造價獲得經濟效益，又有很大的社會效益。所以其在商品混凝土中的應用對改善人類居住環境，提高人民生活質量有十分重要的作用，對我國提出的可持續發展的要求也有極其重要的意義。