粉煤灰的活性

粉煤灰的活性日期：2008-1-30 8:57:00 保护色：默认白牵牛紫苹果绿沙漠黄玫瑰红字体：小字大字粉煤灰的活性也即火山灰效应，是指粉煤灰中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙发生反应，生成具有胶凝性质的水化铝硅酸钙，以此来增强砂浆、混凝土的强度。

粉煤灰的常量化学成分氧化硅、氧化铝是硅铝酸盐的主要成分，其中的可溶性成分越多，说明粉煤灰的活性越好，掺加到混凝土中越易与水泥水化析出的Ca（OH）2 反应，生成类似于水泥水化的产物，从而增强反应物的活性。

一般来说，氧化硅、氧化铝含量越多，其28天抗压强度比越高，两者有一定的相关性。

在材料学界，“活性”只是针对无机胶凝材料而言，“无机胶凝材料”是指磨细了的无机粉末材料。

当其与水或水溶液拌合后，所形成的浆体有塑性，可任意成型，经过一系列物理、化学作用后，能够逐渐硬化，并形成有强度的人造石。

大量的研究事实认为：粉煤灰的活性是“潜在”的，它需要一定条件的激发。

这是因为：粉煤灰与水泥熟料等类的无机盐胶凝材料，在矿物组成、结构，和性能方面，都有很大的不同，它本身没有胶凝性能。

但是粉煤灰具有一定潜在化学活性的火山灰材料，在常温、常压下、和有水存在时，它所含的大量铝酸盐玻璃体中的活性组分，具有能与Ca（OH）2发生火山灰反应，并生成具有强度的胶凝物质。

所以粉煤灰具有一定的胶凝性能。

活性效应主要取决于粉煤灰颗粒表面化学的和物理的特性，在很大程度上受形态效应的影响，也受微集料效应的影响。

粉煤灰的活性效应仅对水泥水化反应起辅助作用，而且只有到砂浆硬化后期，才能比较明显地显示出来，即粉煤灰活性效应具有潜在性质的特点。

粉煤灰的活性效应一般用28天抗压强度比来表示。

改善粉煤灰活性方法，目前激发粉煤灰活性的较为有效的途径主要有三种：一是物理活化即通过机械磨细来破坏粉煤灰的玻璃体的结果，同时增加比表面积，以加快水化反应速度；二是化学活化即通过化学激发剂和改性剂来激发粉煤灰的活性，目前常用的粉煤灰激发剂有：碱性激发剂、硫酸盐、纯碱、卤化物等。

改性剂为生石灰，低钙粉煤灰天生缺钙，加石灰主要是为了提高体系中的CaO/SiO2，从而提高粉煤灰的活化效率。

选择激发剂时需要注意的是强碱可能会增加混凝土的碱骨料反应的危险性，氯化物会引起混凝土中的钢筋锈蚀。

三是水热激发。

粉煤灰活性的测试办法，一般采用〈石灰吸收法〉和〈强度试验法〉及〈溶出度法〉来检验。

这三种办法中，只有强度试验法，较为合理一些。

石灰吸收法：这是测定粉煤灰活性的，最古老的方法，又称维卡法。

但是如果粉煤灰中的氧化钙，本身就偏高，那石灰的吸收值，自然也就低。

溶出度法：是将粉煤灰，置于或酸、或碱的溶液中，溶解出其中可溶物的成份，测定其可溶部分的含量。

但它并不能真实地反映出粉煤灰的活性。

而强度试验法：是目前国内外公认的粉煤灰活性的最佳评定方法。

它是用粉煤灰与石灰或水泥熟料结合后，所呈现的强度做为衡量粉煤灰活性的指标。

当然这种方法，也仅仅是在某种特定的试验条件下，才反映出粉煤灰的使用价值的相关性。

而不能最终表现出水泥石中多种材料的组成、成分、物理学性质和化学性质。

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粉煤灰在砂浆中的应用日期：2008-2-2 10:54:00 保护色：默认白牵牛紫苹果绿沙漠黄玫瑰红字体：小字大字1 粉煤灰在建筑砂浆中的应用建筑砂浆是一种量大面广的建筑材料。

砂浆中石灰膏含水50%呈膏状，难以实现重量计量，而且石灰膏质量不稳定，纯水泥砂浆缺乏保水增稠材料，显得操作性差、易结硬，现场为改善和易性往往多放水泥，使砂浆质量波动大。

砌筑砂浆强度波动大，抹灰层开裂、渗漏现象屡见不鲜，影响了整个工程质量。

目前，上海市工程建设都使用商品混凝土，施工现场文明施工、标化管理要求严格，现场使用干排粉煤灰须配置筒仓，使用湿灰则含水率受天气影响大，影响现场施工环境，上海地区粉煤灰在砂浆中应用逐步减少。

随着住宅产业化的发展，建筑砂浆采取工业化生产，确保砂浆质量，从材性上稳定砂浆质量，消除抹灰层渗漏裂也就迫在眉睫，势在必行。

2 商品砂浆研究与应用商品砂浆配合比试验方法和试验用原材料商品砂浆分为干粉砂浆和预拌砂浆两大类。

干粉砂浆的主要原材料为水泥、稠化粉、粉煤灰和经烘干处理的砂。

预拌砂浆的主要原材料为水泥、稠化粉、粉煤灰、经筛分处理的砂、缓凝剂和水。

由于商品砂浆原材料中水泥、稠化粉、粉煤灰和砂均为固体，缓凝剂和水为液体，取消了含水率经常波动难以实现质量计量的传统保水材料——石灰膏。

因此，商品砂浆配合比设计可如同混凝土配合比设计实现科学合理的绝对体积法计量，并以质量来表示。

试验用原材料水泥：425矿渣水泥（上海水泥厂生产）表1 水泥物理性质终凝时间3h15min安定性合格粉煤灰：质量品质符合Ⅱ级灰要求。

砂：河砂，细度模数。

稠化粉：由建科院研制的一种非石灰非引气型粉状保水增稠材料。

缓凝剂：建科院研制的砂浆专用缓凝剂水：一般饮用水干粉砂浆试验普通干粉砂浆是经烘干筛分处理的砂与水泥、稠化粉和粉煤灰按一定比例混合而成的一种颗粒状混合物。

它具有计量准确、质量稳定、使用方便和不污染环境的特点。

各组分对砂浆性能影响水泥、粉煤灰用量对砂浆性能影响（见图1、图2）图1 水泥用量对干粉砂浆强度影响图2 粉煤灰掺量对干粉砂浆强度影响试验表明，水泥、粉煤灰主要影响砂浆强度。

水泥用量增加砂浆强度基本呈线性增加，但也存在一个最高点(450kg/m3)，超过该点后，继续增加水泥用量，砂浆强度不会继续提高。

掺加粉煤灰后，其规律性相同。

由于粉煤灰火山灰效应，粉煤灰砂浆在等水泥用量条件下，其强度有一定的提高（见图1）。

同样由于粉煤灰的胶凝性显著低于水泥，表现为粉煤灰等体积取代水泥，砂浆强度随其取代比例增大而下降（见图2）。

通过调整粉煤灰与水泥比例，可配制不同强度等级的砂浆。

砂灰比对砂浆强度影响（见图3）图3 砂灰比对强度影响试验表明，砂灰比提高，砂用量增加，相应胶凝材料减少，强度随之下降，也存在一个最佳砂灰比，其值为。

通过调整水泥用量，可配制强度等级到M30的各种类型砂浆。

稠化粉、粉煤灰和水泥共同工作性表2干粉砂浆与传统砂浆性质对比试验试验表明，稠化粉对砂浆保水性起着至关重要的作用。

纯水泥砂浆由于缺乏保水增稠材料，砂浆保水性差，表现为砂浆泌水量和分层度都很大；混合砂浆由于掺入石灰膏砂浆保水性得到明显改善。

在等水泥用量条件下，掺入稠化粉后砂浆保水性显著提高，分层度和泌水都很小；粉煤灰商品砂浆28d强度大大高于传统砂浆，稠化粉与水泥、粉煤灰共同工作性良好。

存放时间及方式对强度影响袋装干粉砂浆保存期试验结果见表3。

表3 干粉砂浆存放时间555）混合后立即成型混合后6个月成型1009410099试验表明，干粉砂浆经6个月储存，强度基本保持不变。

预拌砂浆预拌砂浆的特点是：生产批量大，砂浆凝结时间可以根据用户需要进行调节。

与干粉砂浆区别在于掺加了一种特殊砂浆缓凝剂以保证砂浆在密闭容器中能储存相当长时间（8~36h），而在储存时间内取出使用又能保证砂浆与基体材料粘结牢固并能在大气中迅速硬化。

预拌砂浆与干粉砂浆组分的最大区别在于掺加了特制的缓凝剂。

缓凝剂种类及掺量已研制成一种满足砂浆缓凝要求的砂浆缓凝剂。

试验结果见图4、图5。

图4 缓凝剂掺量对缓凝时间影响图5 缓凝剂掺量对强度影响试验表明，缓凝剂掺量增加，凝结时间可延长至48h（图4），对强度基本无影响（图5）。

缓凝剂掺量可根据施工需要调整以获得砂浆的不同凝结时间。

砂浆凝结时间控制在8~24h，可满足当日和隔夜施工之需。

水泥用量对砂浆性能影响用不同水泥用量可配制不同强度等级的预拌砂浆，最高可配制M30砂浆。

图6 水泥用量与预拌砂浆强度关系存放时间及重塑在存放时间内，砂浆强度较出机强度有一定的损失（见表4），为出机强度80%。

由于存放期内砂浆稠度有损失，特别在砂浆稠度较低情况下，为保持砂浆可操作性，在砌筑或抹灰前必须再添加一部分水拌合到砂浆中，使砂浆重新获得原来的稠度，上述过程称为砂浆的重塑。

为考察重塑对砂浆强度的影响，特进行了重塑试验（见表5），试验结果表明，重塑后强度为出机强度的81%。

表4存放期内强度变化砂浆的重塑砂浆粘结强度试验研究砂浆作为1~2cm薄层材料，与基层材料粘结牢固尤为重要。

工程中抹灰砂浆质量指标是抹灰层无起壳开裂、空鼓和爆裂。

抹灰砂浆粘结强度试验结果见表6。

表6预拌抹灰砂浆与传统砂浆粘结强度的对比试验表明，水泥用量大，粘结强度高，但其也不一定成正比；而稠化粉改善了预拌砂浆保水性，在一定水泥用量情况下，粘结强度较传统砂浆高30%以上。

3．商品砂浆性能商品砂浆原材料目前为水泥、粉煤灰、砂、缓凝剂（预拌砂浆用）和水，砂浆耐久性与原材料及其相互比例有关。

商品砂浆的主要物理力学性能及耐久性试验结果见表7。

表7粉煤灰预拌砂浆与传统砂浆性能比较表7表明，预拌砂浆各项耐久性均优于传统砂浆，长期强度发展稳定，粘结强度高，耐水抗渗性优良。

4．砌体性能试验砌体力学性能指标主要有：轴心抗压强度、通缝抗剪强度，其中砂浆对砌体通缝抗剪强度影响最大。

试验表明，用稠化粉砂浆砌筑的砌体，其砌体力学性能均大大超过了规范（GBJ3-88）要求。

表8MU15混凝土多孔砖、M10砂浆砌筑的砌体力学性能试验结果5. 商品砂浆试生产及工程应用预拌砂浆试生产主要通过对砼搅拌站技术改造，使之能够生产预拌砂浆。