粉煤灰在混凝土中的运用

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摘要：粉煤灰是燃煤热电厂烟道中收集的一种粉状材料，对于我们来说是一种废弃污染物，但在建筑施工中却得到了非常普遍的应用。将粉煤灰掺入混凝土中不仅可以改善混凝土的性能，同时废弃物也得到了很好地利用，减少了环境污染。本文就粉煤灰在混凝土中的应用做了简要分析，仅供参考。

关键词：粉煤灰；混凝土；作用

Abstract: coal fly ash is thermal power plant in a flue collect powder materials, for us, is a kind of waste pollution, but in building construction but get very common applications. Will fly ash in concrete incorporating not only can improve the performance of the concrete, and waste also got to good use, reduce the pollution of environment. This paper the application of fly ash in concrete, makes a brief analysis, only supplies the reference.

Keywords: fly ash; Concrete; role

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

早在两千多年前，人们就对粉煤灰有了认识，在古罗马时期，人类就用火山灰与石灰混合在一起建造了许多雄伟的建筑，如：万神殿中的半球形穹顶就是使用这种材料所建而成。目前，粉煤灰作为一种优良的活性掺和料，可取代部分水泥，降低混凝土的成本，并且能改善混凝土的性能。

一、粉煤灰混凝土的作用机理

一般来说，天然的或人造的火山灰材料本身并无胶凝性能，但是，在混凝土中，他们能与水泥水化过程中生成的Ca(OH)2反生反应，生成具有胶凝性的水化产物水化硅酸钙，这一反应称为火山灰反应。这种反应不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。

除了火山灰效应外，粉煤灰对混凝土力学性能及耐久性的改善还有另外两个原因：第一，形态效应。粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，优质粉煤灰的加入使混凝土拌合用水量减小，减小了混凝土早期干燥收缩，同时提高了混凝土抗压强度。第二，填充效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，不仅能填充水泥颗粒间的空隙，而且能改善胶凝材料的颗粒级配，并增加水泥胶体的密实度使混凝土密实性得到很大提高；因此，形态效应、填充效应和火山灰效应并称为粉煤灰改善混凝土性能的三大效应。

对于粉煤灰的作用机理和应用技术，多年来进行了大量的研究工作，并取得了不少进步，这些进展对粉煤灰在混凝土中的应用起到了一定的推动作用。如掺用的数量从等量代替水泥，逐渐发展到超掺以及化学外加剂同时使用的双掺法；对于粉煤灰的作用机理的认识，也从主要是火山灰材料特性的作用，逐步认识到形态效应、填充效应和微集料效应的认识。

二、粉煤灰的水化作用影响因素

1、受水胶比的影响

在高水胶比的水泥浆里，水泥颗粒被水分隔开，水化环境比较优异，可以迅速生成表面积增大千倍的水化物，有良好的填充浆体内空隙的能力。虽然粉煤灰从颗粒形状来说易于堆积得较为密实，但是它水化缓慢，生成的凝胶量少，难以填充密实颗粒周围的空隙，所以，掺粉煤灰水泥浆的强度和其他性能总是随掺量增大逐渐呈下降趋势。

而在低水胶比的泥浆里，情况则不一样。不掺粉煤灰时，高活性的水泥因水化环境较差，所以随水灰比下降，未水化水泥的内芯增大，水化产物量下降，但由于颗粒间的距离减小，要填充的空隙也同时较小，因此混凝土强度得到迅速提高。

事实上，由于高效减水剂的应用，可使混凝土的水胶比大幅度降低，从而使掺入粉煤灰的效果大为改善，使大掺量粉煤灰混凝土的性能得以大幅度的提高。

2、受温度的影响

近年来，由于大型的、超大型混凝土结构构件断面尺寸相应增大，混凝土设计强度等级提高，使所用的水泥标号提高，单位水泥用量大增；同时又因为水泥生产技术的发展，使其早期矿物硅酸三钙含量提高，粉磨细度加大，由于这些因素的叠加，进而导致混凝土硬化过程温升明显加剧，温峰升高。

在达到温峰后的降温期间，混凝土因温度收缩引起弹性拉应力；另一方面，当混凝土的水胶比降低时，又会使因水泥水化产生的自身收缩增大，同样产生弹性拉应力；而混凝土的水胶比降低，早期水化加快，混凝土的强弹模量随强度提高而增大，进一步加剧弹性拉应力增长；与此同时，混凝土的粘弹性，即对于弹性拉应力的松弛作用却显著减小，这一切，都导致近些年来许多结构物在施工期间，出现大量裂缝。为了防止裂缝的出现，采用外包保温的方法进而减小内外温差，因而被认为是有效措施得到迅速推广。但是没有注意到：由于外保温阻止了混凝土水化热的散发，进一步加剧体内的升温，使混凝土温度继续增加，水泥水化加快，早期强度发展就更加迅速，因此也更容易出现裂缝，只是由于钢筋的约束和对应力的分散作用，是少量可见的裂缝转化为大量分散的不可见的裂缝，他们将为侵蚀性介质提供良好的通道，进一步影响混凝土的耐久性。

与纯水泥混凝土一样，掺入粉煤灰的混凝土由于水泥的水化随本身体温升高而加快，因此强度发展也要加快。这使得上述粉煤灰混凝土，即使是大掺量粉煤灰混凝土的强度发展在低水胶比的条件下，很快通过最初的缓慢凝结与硬化期，强度的发展迅速加快。

三、粉煤灰对混凝土各项性能的改善

在工程建设中，粉煤灰作为一种活性材料，适量的掺入混凝土中，可以取代水泥在混凝土中的地位，具有改善混凝土的和易性等作用，给国家带来的极大的经济价值，下面我们就来探讨一下，粉煤灰对混凝土性能的改善。

1、改善和易性

新拌混凝土的和易性会受浆体的水灰比、骨料的级别、形状等的影响，将新拌的混凝土中加入粉煤灰，就会大大增加混凝土的和易性，使浆体的体积变大，更好的填充到骨料间的隙孔中，包裹并骨料颗粒，进而增加混凝土的粘稠度。

2、抑制新拌混凝土泌水问题

加入粉煤灰，可以使细骨料中的细屑得到补偿，防止砂浆泌水渠道的泌水问题，与此同时，优质的粉煤灰作为水泥的取代材料，在相同稠度下会使混凝土的用水量在不同情况下减少。

3、可以提高混凝土后期强度

试验表明，在混凝土中加入适量的粉煤灰，后期混凝土的强度会逐渐增加，粉煤灰对混凝土有三个重要影响：一是减少用水量，二是增大胶结料的含量，三是通过长期的粉煤灰反应提高强度。随着水解层被所反应的产物充满，粉煤灰与水化物之间逐渐形成牢固联系，进而增加混凝土的强度。

4、降低混凝土的水化热

混凝土中的水泥在水化过程中有放热效应，在混凝土中掺入适量粉煤灰，可以减少水泥的用量，进而降低水化热。在一些大型的混凝土结构中，如果混凝土设计的强度增加，那么水泥的强度等级就高，水化热会增大，导致混凝土硬化过程逐渐温升。而温峰升高，这是导致很多混凝土结构物在施工期间，拆除模板后就发现大量裂缝的原因之一，掺入粉煤灰后，可减少水泥的水化热，减少结构物因温度应力差而引起的裂缝。

5、有效防止碱集料反应

混凝土中如使用的水泥碱含量过高，就可能会与一些活性集料发生碱集料反应，会引起混凝土的膨胀、断裂，导致结构被破坏而无法补救。随着科学技术的进步，人们逐渐发现，在混凝土中加入适量粉煤灰可以有效地防止碱集料反应，提高混凝土的耐久性。

结束语：

众所周知，中国是水泥总产量的第一大国，也是粉煤灰等废弃物排放的第一大国，如果将粉煤灰以适当的方法和掺量用于混凝土结构中，不仅可以改善混凝土的性能，同时，废弃物也得到了很好地利用，这样就会提高整个社会效益和经济效益。

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