粉煤灰對混凝土性能的作用

粉煤灰對混凝土性能的作用1、粉煤灰是燃煤電廠中磨細(xì)煤粉在鍋爐中燃燒后從煙道排出、被收塵器收集的物質(zhì)。粉煤灰混凝土是指摻加粉煤灰的混凝土,包括用水泥廠生產(chǎn)中摻粉煤灰的硅酸鹽水泥制備的混凝土。通常所講的粉煤灰混凝土是指配制混凝土混合料時(shí)將粉煤灰作為一種組分加入攪拌機(jī)配制而成的混凝土。粉煤灰作為一種重要而已被普遍利用的混凝土輔料,一般具備改變基準(zhǔn)混凝土的新拌、硬化和使用諸性能的能力。隨著對粉煤灰認(rèn)識(shí)的逐漸深入,人們充分認(rèn)識(shí)到利用粉煤灰已不僅僅是取代水泥、節(jié)約能源以及減少環(huán)境污染的問題,粉煤灰已經(jīng)成為對混凝土改性的一種重要組分。

2、粉煤灰的特性2.1粉煤灰的物理性質(zhì)

粉煤灰的比重在1.95～2.36之間，松干密度在450kg/m3～700kg/m3范圍內(nèi)，比表面積在220kg/m3～588kg/m3之間。由于粉煤灰的多孔結(jié)構(gòu)、球形粒徑的特性，在松散狀態(tài)下具有良好的滲透性，其滲透系數(shù)比粘性土的滲透系數(shù)大數(shù)百倍。粉煤灰在外荷載作用下具有一定的壓縮性，同比粘性土其壓縮變形要小的多。粉煤灰的毛細(xì)現(xiàn)象十分強(qiáng)烈，其毛細(xì)水的上升高度與壓實(shí)度有著密切關(guān)系。粉煤灰是一種高度分散的微細(xì)顆粒集合體，主要由氧化硅玻璃球組成，根據(jù)顆粒形狀可分為球形顆粒與不規(guī)則顆粒。球形顆粒又可分為低鐵質(zhì)玻璃微珠與高鐵質(zhì)玻璃微珠，若據(jù)其在水中沉降性能的差異，則可分出飄珠、輕珠和沉珠；不規(guī)則顆粒包括多孔狀玻璃體、多孔碳粒以及其他碎屑和復(fù)合顆粒。2.2粉煤灰的化學(xué)成分粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，來源于煤中無機(jī)組分，而煤中無機(jī)組分以粘土礦物為主，另外有少量黃鐵礦、方解石、石英等礦物。因此粉煤灰化學(xué)成分以氧化硅和氧化鋁為主（含量約氧化硅48％，氧化鋁含量約27％），其他成分氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、三氧化硫及未燃盡有機(jī)質(zhì)（燒失量）。不同來源的煤和不同燃燒條件下產(chǎn)生的粉煤灰，其化學(xué)成分差別很大。

3、粉煤灰對混凝土施工性能的影響

摻加粉煤灰可以改變混凝土和易性，增加混凝土粘性，減少離析與泌水，降低由于水化熱帶來的混凝土溫度升高，減少或消除混凝土中堿基料反應(yīng)，同時(shí)，也可以節(jié)省水泥的用量。3.1和易性

粉煤粉混凝土中膠凝物質(zhì)——水泥和粉煤灰數(shù)量要比水泥混凝土多。粉煤灰比重較輕，同樣重量粉煤灰的體積大于水泥的體積，膠凝材料的漿體體積增加將使混凝土有較好的塑性和較好的粘性，粉煤灰的球形顆粒將有利于混凝土的流動(dòng)性能，這些有助于改善混凝土的和易性。3.2泌水

摻和粉煤灰會(huì)減少混凝土的泌水，粉煤灰含有較多的微細(xì)顆粒，有助于截?cái)嗷炷羶?nèi)泌水通道。3.3改善泵送性能粉煤灰與水泥細(xì)度相近或比水泥還細(xì)，粘聚性強(qiáng)，提高了抗離析能力，提高了混凝土的穩(wěn)定性，保持混凝土可泵性和勻質(zhì)性。摻和粉煤灰的混凝土坍落度損失小，凝結(jié)時(shí)間延長，從而延長了允許的運(yùn)送時(shí)間和運(yùn)送距離，擴(kuò)大了泵送混凝土應(yīng)用范圍，不僅改變混凝土的泵送性能，而且還可以延長泵送機(jī)械使用壽命。3.4減少堿—骨料反應(yīng)堿—基料反應(yīng)機(jī)理是水泥中間（Na2O和K2O）的氫氧化物與某些集料中含有的無定形硅反應(yīng)生成堿硅酸鹽凝膠，反應(yīng)中吸水產(chǎn)生體積膨脹導(dǎo)致混凝土破壞。摻加粉煤灰可以直接稀釋混凝土中的水溶性堿的濃度，粉煤灰與水泥水化釋放出來的氫氧化鈣，有效地降低孔隙溶液中的PH值，因而降低集料中硅與堿的反應(yīng)活性，粉煤灰中高度反應(yīng)的無定形硅迅速消耗水泥中的堿，生成非膨脹的鈣堿硅膠；粉煤灰有助于降低混凝土的透水性，降低水分向混凝土的滲透，而沒有水分就不能充分進(jìn)行堿—基料反應(yīng)。

4、粉煤灰混凝土的耐久性材料的耐久性是指材料在長期使用過程中,抵抗其自身及環(huán)境因素長期破壞作用,保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的能力。引起耐久性下降的因素復(fù)雜多變,因此評價(jià)材料的耐久性往往是采用綜合評價(jià)指標(biāo)。對于混凝土類材料,根據(jù)其所用環(huán)境,一般情況包括:抗?jié)B性、抗凍性、抗碳化及堿骨料反應(yīng)等,同時(shí)長期強(qiáng)度也與耐久性緊密相關(guān)。4.1粉煤灰混凝土的滲透性

混凝土的滲透性是一個(gè)綜合指標(biāo)，包括透水性、透氣性和透離子性等性能，其中混凝土抵抗氯離子滲透的能力與混凝土配合比、原材料、施工質(zhì)量密切相關(guān)，堿-骨料反應(yīng)是指混凝土原材料(包括水泥、摻和料、外加劑和水等)中的可溶性堿(Na2O和K2O)溶于混凝土空隙中,與骨料中的活性成分在混凝土硬化后逐漸發(fā)生的一種化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)生成物吸水膨脹,使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力,膨脹開裂,導(dǎo)致混凝土工程失去設(shè)計(jì)性能。這個(gè)問題已引起人們高度重視,并進(jìn)行了大量的相關(guān)研究。粉煤灰可以減少混凝土中的堿-骨料反應(yīng)。首先,摻入粉煤灰后,粉煤灰消耗了可溶性堿。其次,粉煤灰與水泥水化釋放出來的Ca(OH)2反應(yīng),有效地降低孔隙溶液中的pH值,因而降低骨料中硅與堿的反應(yīng)活性。第三,粉煤灰中高度反應(yīng)的無定形相(玻璃體)迅速消耗水泥中的堿,生成非膨脹的鈣-堿-硅膠。第四,由于粉煤灰均勻分散于混凝土中,產(chǎn)生的膨脹在宏觀上是整體上的,不會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)混凝土的局部開裂的堿-骨料反應(yīng)。最后,粉煤灰有助于降低混凝土的透水性,降低水分向混凝土中的滲透,而有水分才能充分進(jìn)行堿-骨料反應(yīng)。英國建筑研究院的系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為:任何波特蘭水泥中摻加不少于30%的粉煤灰,都足以減少堿-骨料反應(yīng)的危險(xiǎn)性。但美國學(xué)者研究都認(rèn)為,一些高鈣粉煤灰中含有大量的硫酸鹽堿類,摻用這類粉煤灰就象使用高堿波特蘭水泥一樣,反而會(huì)促進(jìn)堿2骨料反應(yīng)。在我國有關(guān)研究表明,摻入一定量活性摻合料如磨細(xì)礦渣、粉煤灰、硅灰可以較好地抑制堿2硅酸鹽反應(yīng),對堿-碳酸鹽反應(yīng)也具有一定的抑制作用。摻40%以上的磨細(xì)礦渣、30%以上的粉煤灰就能有效地抑制堿2硅酸反應(yīng),而抑制堿-碳酸鹽反應(yīng)的最低摻量,磨細(xì)礦渣為50%以上,粉煤灰為40%以上。需要注意的是,要改善對堿-骨料反應(yīng)的影響,至少要摻加25%的粉煤灰,根據(jù)水泥含堿量與骨料的類型或許要摻加50%的粉煤灰,此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度很低,在設(shè)計(jì)配合比時(shí)應(yīng)給予考慮。

5、粉煤灰混凝土的應(yīng)用粉煤灰混凝土適用于一般工業(yè)于民用建筑結(jié)構(gòu)，尤其適用于泵送混凝土、商品混凝土、大體積混凝土、地下及水工混凝土、道路混凝土及碾壓混凝土等。在現(xiàn)代工程中都使用了摻和粉煤灰的混凝土，并取得了很多滿意的結(jié)果。如：

80年代初,美國佛羅里達(dá)州建了一座跨海大橋,在混凝土里摻用了大量粉煤灰,工程質(zhì)量有很大改善,因而在1983年修訂規(guī)范時(shí),對原來隨意使用粉煤灰的規(guī)定進(jìn)行了修訂。規(guī)定:在中度以上侵蝕環(huán)境中的橋梁上部結(jié)構(gòu),包括預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的混凝土中,必須摻用粉煤灰;其中大體積混凝土中粉煤灰的摻量為18%～50%，1982年英國某機(jī)場的停機(jī)坪擴(kuò)建工程,在兩條相鄰的道面上進(jìn)行了對比:一條為純硅酸鹽水泥混凝土路,另一條是在混凝土中摻灰46%。運(yùn)行4年顯示,前者已受到一定程度破壞,而摻灰混凝土道面的表面層抗滑構(gòu)造仍基本完好。這說明在低水膠比條件下,摻大量粉煤灰混凝土的強(qiáng)度和耐久性都十分優(yōu)異。1994年以來,我國在廣東深2汕等四條近10km高速公路路面混凝土中摻用粉煤灰20%～40%,取得明顯提高滑模攤鋪機(jī)攤鋪路面板的質(zhì)量(提高路面宏觀平整度、明顯減少開裂)、減小進(jìn)口設(shè)備損耗并降低水泥用量等技術(shù)與經(jīng)濟(jì)綜合效益。

6、

粉煤灰原來作為發(fā)電廠的工業(yè)廢料，對環(huán)境造成比較大的影響。但是隨著科技的發(fā)展，人們在粉煤灰中發(fā)現(xiàn)了其特性，并將其摻和到混凝土中，這使得混凝土不但在施工過程中得到了令人滿意的效果，同時(shí)擴(kuò)大混凝土的使用領(lǐng)域。另外，粉煤灰對于