粉煤灰参量多少对混凝土工作性能影响

粉煤灰参量多少对混凝土工作性能影响

发表时间：2018-07-09T13:58:42.017Z 来源：《基层建设》2018年第14期作者：赵天龙

[导读] 摘要：混凝土在凝结硬化时由塑性状态转变为刚性状态过程中会放出大量的热，由于混凝土的导热性差，热量散发缓慢的特点，导致混凝土内部温度升高，产生体积膨胀；在降温过程中由于混凝土体积收缩，当混凝土受到基础约束时，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。

深圳市联华工程检测有限公司 518053

摘要：混凝土在凝结硬化时由塑性状态转变为刚性状态过程中会放出大量的热，由于混凝土的导热性差，热量散发缓慢的特点，导致混凝土内部温度升高，产生体积膨胀；在降温过程中由于混凝土体积收缩，当混凝土受到基础约束时，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝。混凝土开裂不仅影响混凝土的强度，更重要的是降低了混凝土的耐久性。粉煤灰具有来源广泛、价格便宜的特点，使用它还可以减少污染，同时还可以提高混凝土的强度，具有很好的使用价值，因此对于粉煤灰在混凝土中的应用研究就越来越多。

关键词：粉煤灰；混凝土；作用效应；性能

一、粉煤灰的作用

粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉排放出的一种粘土类火山灰质材料。目前我国电厂排放的粉煤灰以低钙灰为主，其主要成分为氧化硅、氧化铝及氧化铁，其含量约占粉煤灰的85%左右，氧化钙含量普遍较低，氧化镁及氧化硫的含量也较低。粉煤灰作为一种活性掺合料，具有一定的火山灰活性，能与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应。粉煤灰替代部分水泥用于混凝土中，能改善混凝土的和易性和耐久性，表现出粉煤灰的活性效应、形态效应、微集料效应和界面效应。

1.1和易性

对于有泌水或离析倾向的新拌混凝土拌合物，掺入细分散的颗粒，可以减小空隙的尺寸和体积，所以通常会使工作性得到改善。粉煤灰越细，为了增进新拌混凝土拌合物的粘聚性，也就是改善工作性所需要的掺加量就越少。粉煤灰的粒径细小，又呈玻璃态，故可能在给定稠度下降低需水量。

1.2火山灰反应

粉煤灰与氢氧化钙之间的反应称为火山灰反应。这个反应主要有三个特征：（1）反应是缓慢的，所以放热速率和强度发展也相应较慢；（2）反应消耗了氢氧化钙而并不是产生氢氧化钙，这对于水泥浆体在酸性环境中的耐久性有很重要的意义；（3）反应产物极为有效地填充了大的毛细空间，从而会使系统的强度和抗渗性能得到提高。

火山灰反应具有两种物理效应：（1）孔径细化；（2）粒径细化。在粉煤灰颗粒周围形成的次生水化产物（主要为水化硅酸钙），趋向于以微观上多孔也就是低密度的物质填充进大的毛细空隙。将一个含有大的毛细空隙的体系转化为包含无数微孔的微观上多孔的产物的过程，就称为“孔径细化”。同样，氢氧化钙在均匀分布的粉煤灰微粒周围成核结晶，也就是用无数取向性较弱的细小晶体以及结晶程度差的反应物置换了取向的氢氧化钙巨大晶体，将一个含有粗颗粒组分的体系转化成较小颗粒的产物的过程，即称为“粒径细化”。这两种孔径和粒径的细化过程都可使水泥浆体得到增强。从抗渗性和耐久性的角度看，火山灰反应对于混凝土的效果或许要比水化水泥浆体更为重要。因为过渡区存在微裂缝的缘故，混凝土的渗透性一般要比水泥浆体大得多。可以认为，孔径细化和粒径细化过程会强化过渡区，从而能减少微裂缝，提高混凝土的抗渗性。

1.3强度

掺入粉煤灰时，混凝土的早期强度随掺量的增加而降低，但后期强度会有较大幅度的增长。粉煤灰对混凝土强度的贡献随着龄期的增加而增加，随水胶比（水与水泥和粉煤灰总量之比）的降低而增加。粉煤灰对强度的贡献与水胶比的关系比水泥对强度的贡献与水灰比的关系还要敏感。28天以后，粉煤灰与水泥对混凝土强度的贡献的差距缩小，并随着水胶比的降低而显著；90天以后，二者相近；360天以后，则粉煤灰的贡献超过水泥的贡献；水胶比越低，粉煤灰的贡献越大。故加入粉煤灰后，应当相应降低水胶比，以保持早期强度不降低，并且后期强度有显著的增长，发挥粉煤灰的作用。其后期强度增长的主要原因是因为火山灰反应，导致孔隙细化并且用较强的产物（水化硅酸钙）置换了较弱的组分（氢氧化钙）的缘故。

1.4抗裂性

设大体积结构由于水化热在混凝土浇捣后一星期之内就达到了最高的温度，则掺用粉煤灰，就有可能使温升减小，可与替代水泥的数量成正比。这是因为在通常条件下，这些粉煤灰在几天之内不会发生明显反应的缘故。根据经验，可以认为有火山灰反应所产生的总的水化热，只是水泥平均值的一半左右。

当混凝土经受的温度比平常高得多时，不论是由于水化热还是其他原因，使用粉煤灰都会是有好处的。掺加粉煤灰的混凝土在经受高温时可能受热活化（即加速火山灰反应）得到好处，其强度经常总是有所增长。

1.5抗化学侵蚀

混凝土的抗渗性，是决定碱骨料的膨胀，以及酸和硫酸盐侵蚀等破坏性化学作用中质量传输速率的基本因素。因为粉煤灰所带来的火山灰反应可以使空隙细化，所以就能使混凝土的渗透性降低。混凝土中掺加粉煤灰大体上都能改善对酸性水、硫酸盐水和海水的抵抗能力，这主要是由于与火山灰反应同时发生的渗透性减小以及水化产物中氢氧化钙含量降低的缘故。就粉煤灰水泥来说，在水化水泥浆体中，由于稀释效应和火山灰效应两方面所导致的氢氧化钙量的减少，是使这些水泥所配置的混凝土对硫酸盐和酸性环境具有优异抵抗能力的一个原因。开始，随着养护时候的增长，水泥中的氢氧化钙含量由于其中的水泥水化而提高，以后则随着火山灰反应的进展即开始下降。硫酸盐侵蚀的速率依赖于透水性以及所存在的氢氧化钙和活性氧化铝相的数量。粉煤灰的加入降低了混凝土的渗透性，同时减少了氢氧化钙的量，因此增强了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性。同时粉煤灰通常能使碱骨料反应产生的膨胀有效地减小。

二、粉煤灰在混凝土中的作用效应

粉煤灰在混凝土中主要有三个效应，即形态效应、活性效应和微集料效应。在早期主要是形态效应和微集料效应起作用，直到水泥水化后，其活性效应才逐渐占优势地位。

2.1形态效应。粉煤灰使用在混凝土中它会起到润滑的作用，由于粉煤灰具有颗粒状，它可以减少水泥的使用量，在同等条件是用下它