粉煤灰对混凝土性能的影响

粉煤灰对混凝土性能的影响
粉煤灰是从燃煤粉电厂的锅炉烟气中收集到的细粉末，是一种具有潜在活性的火山灰掺和料，含有大量玻璃体，这种玻璃体主要由具有化学活性的SiO2和Al2O3组成。

从外观看，其颗粒呈球型，表面光滑。

粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万t。

随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。

大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。

因此，粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。

一、粉煤灰的性质
1.1 物理性质
粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等，这些性质是化学成分及矿物组成的宏观反映。

由于粉煤灰的组成波动范围很大，这就决定了其物理性质的差异也很大。

粉煤灰的基本物理性质见表。

粉煤灰的基本物理特性
项目范围均值
密度/（g/cm3）1.9～2.9 2.1
堆积密度/（g/cm3）0.531～1.261 0.780
比表面积（cm2/g）氧吸附法800～19500 3400
透气法1180～6530 3300
原灰标准稠度/% 27.3～66.7 48.0
需水量/% 89～130 106
28d抗压强度比/% 37～85 66
粉煤灰的物理性质中，细度和粒度是比较重要的项目。

它直接影响着粉煤灰的其他性质，粉煤灰越细，细粉占的比重越大，其活性也越大。

粉煤灰的细度影响早期水化反应，而化学成分影响后期的反应。

1.2 化学性质
粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料
二、粉煤灰使用的优点
在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。

三、在施工中适当掺入粉煤灰，可以改善混凝土性能,达到预期效果
3.1 混凝土的和易性
和易性是混凝土性能中一项十分重要的技术性质。

良好的和易性，能使混凝土拌合物易于施工操作，其质量均匀，成型密实。

在混凝土施工中，如果用粉煤灰替代部分水泥或者细骨料，可以在保持原有和易性的情况下，减少用水量及混凝土的泌水率，防止离析；或者保持用水量不变时，增大塌落度（通常和易性以塌落度的方式来测量）。

这是因为粉煤灰是由大小不等的球状玻璃体组成，表面光滑致密，在混凝土拌和中起到润滑的作用。

同时，粉煤灰颗粒比水泥颗粒小，均匀分布在水泥颗粒中，阻止了水泥颗粒粘聚，使存在于水泥颗粒之间的部分自由水释放出来，从而改善其和易性。

3.2 混凝土的强度值
混凝土的抗压强度值通常作为评定混凝土质量的重要指标。

以部分粉煤灰取代水泥时，由于粉煤灰在水泥浆体中并不参与化学反应，真正作为胶凝材料的是水泥，而胶凝材料的水化产物是混凝土中各材料组合在一起的纽带，也是最容易受到破坏的部分。

在混凝土成型的后期，粉煤灰中的火山灰质活性料生成物，与水化产物结合在一起，导致混凝土早期强度可能稍有降低，而后期强度则比普通混凝土稍高或与之相等。

如果大掺
量粉煤灰，混凝土强度值要比普通混凝土强度值偏低。

3.3 混凝土的热学性能
在混凝土拌和过程中，水泥水化时集中放出大量的热，特别是大体积混凝土，施工时，白天与晚上以及混凝土表面和内部温差大，易产生裂缝。

由于粉煤灰活性比水泥低，水化时不参与水化反应，若适量掺入粉煤灰，可以相对减少胶凝材料中熟料C3S和C3A相对含量，水化时水化热相应降低，可以防止施工中混凝土开裂。

同时，使混凝土干缩减少5%，弹性模量提高5%~10%。

3.4 混凝土抗碳化性能
混凝土碳化指水泥石中水化产物与环境中的CO2作用，生成碳酸盐或者其他物质的反应。

由于粉煤灰在常温下发生的化学反应慢，混凝土中的碱含量与吸收的CO2的能力降低，在一定程度上，改善了混凝土的孔结构，提高了混凝土的密实度，改善其抗碳化性能。

3.5 混凝土抗渗性
由于粉煤灰取代部分水泥或细骨料，在保持原来和易性基础上，能减少用水量，相应降低水灰比。

另外，粉煤灰的活性物质发生二次水化反应，使得粉煤灰具有一定的胶凝性，填充了水泥水化后微小空隙，使混凝土密实度得以提高。

因此，适量掺入粉煤灰，其抗渗性比普通混凝土好，且在使用时采用超量取代要比等量效果更好。

3.6 钢筋抗锈蚀性
粉煤灰与混凝土中Ca（OH）2发生反应,降低了混凝土中的碱性，对钢筋锈蚀不利。

基于以上几点，适量掺入粉煤灰对于混凝土性能改善起到良好的作用。

随着建筑业的发展，粉煤灰在建筑施工中应用会越来越广泛，其重要性更加受到重视。

对于Ⅱ级粉煤灰，它的掺入对混凝土用水量影响不大,对于这种粉煤灰，固定水胶比的掺人方式与固定胶材用量的掺人方式是一致的。

以这种方式掺人Ⅱ级粉煤灰，在早龄期，混凝土的力学性能随粉煤灰掺量的增加而降低；在晚龄期，如若掺量较小，则粉煤灰混凝土的力学性能可以赶上和超过不掺粉煤灰的混凝土，但若掺量较大，粉煤灰混凝土的力学性能则低于不掺粉煤灰的混凝土。

用粉煤灰取代砂，可提高混凝土的力学性能。

用Ⅱ级粉煤灰超量取代水泥，由于用水量基本不变，只有胶材用量的增加引起水胶比的变化，这是否能提高混凝土的力学性能，取决于粉煤灰的超代系数。