粉煤灰在高性能混凝土中的作用
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摘要:高性能混凝土是以耐久性为主要目标进行设计的混凝土,粉煤灰作为一种优质的活性掺和料,已被广泛地应用于各种混凝土工程中。优质粉煤灰合理地应用于混凝土中,代替水泥,节省工程造价,而且,其特有的性能可以有效地用于各种使用要求的混凝土中。改善和提高混凝土的性能,是高性能混凝土中的理想掺和料。
关键词:粉煤灰;粉煤灰高性能混凝土;性能;作用
中图分类号:F403.6 文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)014(C)-0151-01
一、高性能混凝土
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。它以耐久性作为设计的主要指标。与普通混凝土相比,高性能混凝土应具有高抗渗能力、良好的工作性、良好的耐久性、较高的体积稳定性。粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末。粉煤灰作为一种人工火山灰质材料,在混凝土中作为掺和料,可以改善混凝土的多方面性能,节约水泥,提高工程质量和降低成本。
二、粉煤灰混凝土的性能
粉煤灰对混凝土性能的改变可分为三个阶段:(1)新拌混凝土阶段:影响混凝土的凝结时间,改善和易性,改变流变性质,提高可泵性等;(2)硬化中的混凝土阶段:调节硬化过程,降低水化热;(3)硬化后的混凝土阶段:提高后期强度,提高各项耐久性,如抗渗、抗硫酸盐侵蚀性,抑制碱一骨料反应等。
1、强度。粉煤灰对混凝土强度有三种影响:(1)减少用水量,(2)增大胶结材含量,(3)通过长期火山灰反应提高其强度。粉煤灰中含有的大量的硅、铝氧化物,能逐步反应生成强度较高的低碱性水化硅酸钙,这样,不但使水泥石中水化胶凝物质的数量增加,而且也使其质量得到大幅度提高,有利于混凝土强度的提高。同时,粉煤灰的掺入可分散水泥颗粒,使水泥水化更充分,提高水泥浆的密实度,使混凝土中骨料与水泥浆的界面强度提高。由于现代混凝土中外加剂的使用,可减少混凝土拌和用水量,减小水灰比,提高混凝土中水泥的浓度。
2、和易性。粉煤灰对混凝土和易性的改善作用有以下几点:(1)优质粉煤灰中含有70%以上的球状玻璃体,性能稳定,在混凝土的泵送、振捣过程中起着一种类似于轴承的作用;(2)新拌混凝土中水泥颗粒易聚集成团,粉煤灰的掺入可有效分散水泥颗粒,释放更多的浆体来骨料,有利于混凝土工作性能的提高;(3)掺入粉煤灰可以补偿细骨料中细屑的不足,中断砂浆基体中泌水渠道的连续性,同时品质良好的粉煤灰在同样的稠度下能减少混凝土的拌和用水量,使混凝土中的水灰比降低到更小水平,减少泌水和离析现象。
3、收缩。粉煤灰混凝土的干缩也随粉煤灰掺量的提高而降低。但由于粉煤灰混凝土的水化反应慢,水分蒸发快,所以粉煤灰对混凝土的早期干缩影响很大。为防止粉煤灰混凝土的早期收缩开裂,对其更应加强早期养护。
4、徐变。28d龄期以前,混凝土的强度较低,其相应龄期的徐变应变也较普通混凝土的大,然而与普通混凝土等强度的粉煤灰混凝土在此后所有龄期的徐变均小于普通混凝土。
5、碳化性能。粉煤灰混凝土的抗碳化性能较差。在基础工程等不与大气接触的混凝土工程中,由于与二氧化碳隔绝,不会发生碳化反应,因此可较多地掺加粉煤灰,以充分降低混凝土的水化热,提高混凝土的耐久性。
6、钢筋锈蚀。在混凝土中掺加粉煤灰降低混凝土的碱环境,粉煤灰生成水化物,提高混凝土的密实度,增加混凝土的不透水性和对氯离子扩散的阻力,可对钢筋起保护作用,所以粉煤灰的掺入,在防止钢筋锈蚀方面,可以抵消因碱度降低带来的不利影响。
7、水化热。粉煤灰对降低混凝土水化热的作用十分明显。低钙粉煤灰在头几天的水化程度并不明显,所产生的水化热仅及水泥的一半。在大体积混凝土中粉煤灰的掺入可以有效防止混凝土产生温度裂缝。
8、碱一骨料反应。粉煤灰对有效抑制混凝土碱一骨料反应的作用已被世界公认。根据试验结果,粉煤灰掺量大于20%时,抑制碱一骨料反应才有效,当掺入30%时可有效抑制碱一骨料反应。
9、抗渗性能。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中,混凝土更加密实,抗渗性能得以提高。粉煤灰的火山灰反应是一个长期进行的过程,不断进行的火山灰反应,使粉煤灰混凝土的孔结构进一步优化,混凝土的抗渗性也进一步改善。
10、抗腐蚀性能。粉煤灰混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力较普通混凝土有所提高。一方面,由于减少水泥用量,也就减少了混凝土受腐蚀的内部因素;另一方面,粉煤灰的细微颗粒均匀分散到水泥浆体中,会成为大量水化物沉积的核心,随着水化龄期的发展,这些细微颗粒及其水化反应产物填充水泥石孔隙,改善了混凝土的孔结构,逐渐降低混凝土的渗透性,阻碍侵蚀性介质侵入。
11、泵送性能。可泵性主要取决于混凝土与管道壁之间的摩擦力,掺磨细粉煤灰的混凝土在不增加水泥的情况下仍能获得良好的可泵性,降低泵送压力,减少机械磨损。输送普通混凝土的正常泵压为50―68MPa,而掺加粉煤灰后,可使正常泵压降低为45MPa。由于改善了可泵性,泵车的使用年限相当于泵送普通混凝土的两倍。
作者单位:中南大学土木建筑学院
作者简介:张思思(1989― ),女,汉族,湖南衡阳人,本科,中南大学土木建筑学院在校生,研究方向:土木工程;曾华(1990― ),女,汉族,湖南永州人,本科,中南大学土木建筑学院在校生,研究方向:土木工程。
参考文献:
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