1前言

粉煤灰是由于在高溫下形成玻璃态的物質，在進入低溫區後，這些熔融狀态的玻璃體，因表面強力作用呈現為不同顆粒形态組成。大緻可以分為四類：①微珠，呈球形，顆粒細小，表面光滑的矽鋁玻璃體，其中又可以分為實微珠和空心微珠。空心微珠，密度較小，可以浮在水面，又稱為漂珠；②葡萄珠，它是由表面粗糙、形狀不規則的玻璃體集聚形成的類似葡萄狀的顆粒，且顆粒表面具有大小不等的孔洞；③碳粒，這是未燃燒完的碳，顆粒大小不等，且表面多孔；④碎屑，主要是形狀不規則的石英等礦物和玻璃碎屑，但數量很少。

混凝土工程中，用于改善混凝土性能的混凝土摻合料主要為人工火山灰質材料的粉煤灰。水利工程中常用粉煤灰為F類Ⅰ級和F類Ⅱ級，級别越高的粉煤灰中的球形顆粒越多，在混凝土中潤滑作用越強，以達到節省用水，提高混凝土的性能；粉煤灰特有的物理特征使其可以對混凝土中的顆粒級配起到微調的作用，并對混凝土中的孔隙進行有效填充，增強混凝土的緻密性；粉煤灰的化學性能在某些催化劑的作用下産生反應，起到膠凝的作用。

2粉煤灰對混凝土性能的影響

2.1粉煤灰對混凝土拌和物性能的影響

2.1.1粉煤灰對混凝土和易性的影響

在優質（如I級）粉煤灰中大量的微型顆粒對混凝土中較大顆粒骨料之間的齧合産生潤滑作用，減少用水量，一般優質灰可減少用水量5％～8％：另一方面由于粉煤灰的密度較低（隻相當水泥密度的2/3）在用等量取代水泥時，摻加粉煤灰後混凝土體積中膠凝材料增加，從而增大了混凝土的塑性。由于優質粉煤灰具有減水作用，使用水量降低，同時，粉煤灰中微型顆粒填充混凝土的内部孔隙，從而改善混凝土内部結構，進而使混凝土内部的原先相互連通的孔隙被其阻隔，内部自由水不易流動，泌水性能得到改善，而富有粘聚性，提高混凝土攪拌過程中的各項性能，這種性能的提高尤其适用于混凝土用于泵送運輸方式。混凝土泵送運輸情況下，摻入一定比例的粉煤灰，可以有效提高混凝土的可輸送性，節省混凝土中的水泥用量，并一定程度上對泵送機械起到保護作用。

2.1.2粉煤灰對混凝土含氣量的影響

混凝土工程中摻入粉煤灰會導緻混凝土中含碳量增加，進而引起混凝土攪拌過程中含氣量的降低，比如在碾壓混凝土中由于粉煤灰摻量較多，往往使要達到一定要求含氣量，必須摻加比普通混凝土多數倍的引氣劑用量。由于粉煤灰有一定的緩凝作用，混凝土摻加粉煤灰後，會增長混凝土的凝結時間，粉煤灰摻量越大，混凝土凝結時間越長。

2.2粉煤灰對混凝土強度的影響

粉煤灰火山灰效應和減水效果是粉煤灰影響混凝土強度的兩個決定性因素。粉煤灰品質越好，其減水效果越明顯，在某些一定的和易性和膠材用量條件下，減水意味着減小水膠比，有利于提高強度。由于水泥的膠凝性比粉煤灰的膠凝性高，所以粉煤灰需要在催化劑的作用下産生二次水化反應。因此，混凝土在摻入粉煤灰後會出現早期混凝土強度提升緩慢，後期提升快的特點。摻加粉煤灰混凝土的3，7d強度低于不摻的混凝土，但是到了90d，粉煤灰的水化反應加快，可能接近或達到不摻粉煤灰的混凝土。随着齡期延長，粉煤灰的活性發揮更快些，到180d就有可能超過不摻粉煤灰的混凝土。水工混凝土工程中，利用摻入粉煤灰後混凝土後期強度提升快的特點，可以有效提高和改善混凝土的各項性能。混凝土抗拉強度受粉煤灰的影響與受抗壓強度相似。

2.3粉煤灰對混凝土溫升的影響

混凝土工程中，在粉煤灰取代等量水泥的情況下，水泥水化時産生的熱量随着粉煤灰摻入比例的提高而降低，熱量降低幅度要低于粉煤灰摻入量。比如：在42.5級中水泥中摻30％II級粉煤灰，7d水化熱降低約15％，摻40％時降低約25％，摻50％時降低約32％，摻60％時降低約43％。

在大體積混凝土澆築時，摻入适量粉煤灰可以有效降低混凝土澆築過程中水泥水化熱産生的溫升，還可以有效延緩最高溫升出現時間，以及削減溫峰的效果，進而減少大體積混凝土的裂縫，提高抗裂性能。

2.4粉煤灰對混凝土變形性能的影響

混凝土工程中摻入粉煤灰後，由于早齡期粉煤灰的化學反應較低，使混凝土的徐變、抗壓彈性模量、極限拉伸值等無法達到普通混凝土相應要求。但随着摻粉煤灰混凝土的齡期增長，其各項變形性能值均有很大程度上變少。如：大體積混凝土工程中混凝土的極限拉伸值在90d以後還在繼續增長，而不摻粉煤灰混凝土的極限拉伸值增加很小，甚至不增長。摻30％粉煤灰大體積水工混凝土，180d齡期的極限拉伸值可達到10-4以上。

混凝土的彈性模量在摻入粉煤灰與普通混凝土相比，差别微小，摻粉煤灰混凝土的徐變性能随着齡期增長而變小。另外，優質的粉煤灰可以有效地減少混凝土的幹縮。

2.5粉煤灰對混凝土耐久性影響

2.5.1粉煤灰對混凝土抗滲性的影響

根據試驗論證，在混凝土中摻入比例為30%的粉煤灰時，28d混凝土的抗滲性較混凝土不摻粉煤灰低，但90d後粉煤灰混凝土的抗滲性持續增強，當到180d其抗滲性能達到增強。

2.5.2粉煤灰對混凝土抗凍性的影響

粉煤灰對混凝土的抗凍性與抗滲性影響有相似的特性。需要注意的是，混凝土摻入粉煤灰後，為保障混凝土的抗凍性，必須保證混凝土中有一定的含氣量，如果粉煤灰混凝土含氣量合适，又采用優質粉煤灰以及保證養護條件，其28d抗凍性不會低于不摻粉煤灰混凝土。隻要粉煤灰混凝土配合比設計合理，同樣可以配制達到要求的抗凍耐久性。這是由于摻粉煤灰，混凝土内的微細顆粒增加，和易性改善，遊離水減少，更重要的是粉煤灰的微小顆粒改善了混凝土的孔結構，小孔增加，大孔減少，不連通孔增加，連通孔減少。總之降低了遊離水的凍結産生的膨脹力和滲透壓力。

2.5.3粉煤灰對混凝土抗沖磨性的影響

混凝土中摻入适量（不超過25％）的優質粉煤灰有利于提高混凝土的抗沖磨性能。其一，粉煤灰的化學特性可以有效提高混凝土的抗沖磨性能；其二，優質粉煤灰對混凝土澆築過程中具有減水增強的效用。

2.5.4粉煤灰對混凝土堿骨料反應的影響

混凝土中摻入一定比例的粉煤灰，可以有效降低混凝土的堿骨料反應。由于粉煤灰的火山灰反應，直接降低了混凝土中水溶性堿和孔隙溶液中的pH值，生成非膨脹的鈣—堿—矽膠，以及混凝土的孔結構改善，降低混凝土的透水性。但是粉煤灰對混凝土的堿骨料反應抑制作用，受到粉煤灰自身特性和粉煤灰摻入比例的影響。根據試驗結果顯示，當混凝土中粉煤灰的摻入比例高于25%時，堿含量較低和低鈣性能的粉煤灰，可以有限降低混凝土的堿骨料反應。由于施工環境不同和粉煤灰自身的化學特性存在差異，在使用粉煤灰之前應進行試驗論證。

2.5.5粉煤灰對混凝土抗酸鹽侵蝕的影響

粉煤灰可以有效提高混凝土的抗酸鹽侵蝕。一方面，粉煤灰對混凝土的内部孔分布和結構起到了有效的改善作用，增強了混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能；另一方面，粉煤灰中的活性組分與混凝土中存在的氫氧化鈣反應，降低了混凝土中的氫氧化鈣含量，降低了混凝土内部的内應力，減少了内應力對混凝土結構的破壞。

2.5.6粉煤灰對混凝土中鋼筋鏽蝕的影響

混凝土工程中，粉煤灰的摻入比例﹤30%時，粉煤灰會對混凝土中的鋼筋産生明顯的鏽蝕作用。這是由于摻入粉煤灰後，粉煤灰在混凝土中的碳化反應降低了混凝土的堿度，同時與水和氧氣的共同作用下，破壞了鋼筋表面的的鈍化膜，緻使鋼筋的保護層減少，導緻混凝土中的鋼筋遭到腐蝕。因此，在混凝土工程中摻入粉煤灰時，應提高粉煤灰混凝土抗碳化性能，除了粉煤灰的摻量（一般認為不超過30％）合适，且采用符合品質要求的粉煤灰；還應在摻入粉煤灰的同時摻入适量的減水劑，合理配置水膠比，合理選擇配合比；并應加強施工操作控制，盡量保證混凝土的保護厚度≥40mm。因此，不會因摻粉煤灰而對鋼筋不利。

3結語

随着粉煤灰技術的發展，以及在混凝土中的廣泛應用，粉煤灰已成混凝土中必不可少的原材料。結合工程需要和粉煤灰對混凝土性能的影響，才能更有效提高混凝土性能。

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