粉煤灰在砼中的作用

粉煤灰对混凝土的作用 掺加适量的优质粉煤灰后 混凝土的许多重要性能得到明显的 改善 当然也有个别性能降低 即粉煤灰对混凝土的正面作用较多 但也有不利的作用或负面作用 特别是粉煤灰掺量过大或粉煤灰质 量较差时 1 粉煤灰对混凝土的正面作用 1 混凝土拌和料和易性得到改善 掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流动性 粘聚性和 保水性 使混凝土拌和料易于泵送 浇筑成型 并可减少坍落度的 经时损失 2 混凝土的温升降低 掺加粉煤灰后可减少水泥用量 且粉煤灰水化放热量很少 从 而减少了水化放热量 因此施工时混凝土的温升降低 可明显减少 温度裂缝 这对大体积混凝土工程特别有利 3 混凝土的耐久性提高 由于二次水化作用 混凝土的密实度提高 界面结构得到改善 同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低 因此掺加粉 煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性等 同时由于粉煤灰比表面积巨大 吸附能力强 因而粉煤灰颗粒可以 吸咐水泥中的碱 并与碱发生反应而消耗其数量 游离碱数量的减 少可以抑制或减少碱集料反应 通常 3 级的粉煤灰掺量即可避免碱 集料反应 4 变形减小 粉煤灰混凝土的徐变低于普通混凝土 粉煤灰的减水效应使得 粉煤灰混凝土的干缩及早期塑性千裂与普通混凝土基本一致或略低 但劣质粉煤灰会增加混凝土的干缩 5 耐磨性提高 粉煤灰的强度和硬度较高 因而粉煤灰混凝土的耐磨性优于普 通混凝土 但混凝土养护不良会导致耐磨性降低 6 成本降低 掺加粉煤灰在等强度等级的条件下 可以减少水泥用量约 10 15 因而可降低混凝土的成本 2 粉煤灰对混凝土的负面作用 1 强度发展较慢 早期强度较低 由于粉煤灰的水化速度小于水泥熟料 故掺加粉煤灰后混凝土 的早期强度低于普通混凝土 且粉煤灰掺量越高早期强度越低 但 对于高强混凝土 掺加粉煤灰后混凝土的早期强度降低相对较小 粉煤灰混凝土的强度发展相对较慢 故为保证强度的正常发展 需 将养护时间延长至 14d 以上 2 抗碳化性 抗冻性有所降低 粉煤灰的二次水化使得混凝土中氢氧化钙的数量降低 因而不 利于混凝土的抗碳化性和钢筋的防锈 而粉煤灰的二次水化使混凝 土的结构更加致密 又有利于保护钢筋 因此 粉煤灰混凝土的钢 筋锈蚀性能并没有比普通混凝土差很多 许多研究结果也不完全一 致 有的认为钢筋锈蚀加剧 有的则认为钢筋锈蚀减缓 无论什么 结果 掺加粉煤灰时 如果同时使用减水剂则可有效地减缓掺加粉 煤灰所带来的抗碳化性减弱 从而提高对钢筋的保护能力 粉煤灰混凝土的抗冻性较普通混凝土有所降低 特别是采用劣 质粉煤灰时 对有抗冻性要求的混凝土应采用优质粉煤灰 当抗冻 性要求较高时应掺加引气使含气量达到要求的数值 即可保证混凝 土达到优良的抗冻性 如三峡大坝用混凝土中掺入 20 30 的 级粉煤灰和引气剂 抗冻性达到 F300 粉煤灰在混凝土中的作用 摘要 文章论述了粉煤灰在混凝土中的合理使用 不但能部分 替代水泥 降低工程造价 而且由于其特有的性能可以很有效地用 于各种使用要求的混凝土中 改善和提高混凝土的性能 关键词 粉煤灰 混凝土 作用 粉煤灰是燃烧煤粉后收集到的灰粒 亦称飞灰 其化学成分主 要是 SiO2 45 65 Al2O3 20 35 及 Fe2O3 5 10 和 CaO 5 等 粉煤灰掺入混凝土后 不仅可以取代部分水泥 降 低混凝土的成本 保护环境 而且能与水泥互补短长 均衡协合 改善混凝土的一系列性能 粉煤灰混凝土具有明显的技术经济效益 所以 在现代混凝土中 粉煤灰已经与水泥 集料 水和外加剂同 样重要 是矿物外加剂 也可称为第二胶凝材料 是混凝土的一种 组分 1 掺入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性 新拌混凝土的和易性受浆体的体积 水灰比 骨料的级配 形 状 孔隙率等的影响 掺用粉煤灰对新拌混凝土的明显好处是增大 浆体的体积 大量的浆体填充了骨料间的孔隙 包裹并润滑了骨料 颗粒 从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性 粉煤灰的 骨料颗粒可以减少浆体与骨料间的界面摩擦 在骨料的接触点起滚 珠轴承效果 从而改善了混凝土拌和物的和易性 2 粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水 粉煤灰的掺入可以补偿细骨料中的细屑不足 中断砂浆基体中 泌水渠道的连续性 同时粉煤灰作为水泥的取代材料在同样的稠度 下会使混凝土的用水量有不同程度的降低 因而掺用粉煤灰对防止 新拌混凝土的泌水是有利的 3 掺用粉煤灰 可以提高混凝土的后期强度 有试验资料表明 在混凝土中掺入粉煤灰后 随着粉煤灰掺量 的增加 早期强度 28 天以前 逐减 而后期强度逐渐增加 粉煤 灰对混凝土的强度有三重影响 减少用水量 增大胶结料含量和通 过长期火山灰反应提高强度 当原材料和环境条件一定时 掺粉煤 灰混凝土的强度增长主要取决于粉煤灰的火山灰效应 即粉煤灰中 玻璃态的活性氧化硅 氧化铝与水泥浆体中的 Ca OH 2 作用生成碱 度较小的二次水化硅酸钙 水化铝酸钙的速度和数量 粉煤灰在混 凝土中 当 Ca OH 2 薄膜覆盖在粉煤灰颗粒表面上时 就开始发生 火山灰效应 但由于在 Ca OH 2 薄膜与粉煤灰颗粒表面之间存在着 水解层 钙离子要通过水解层与粉煤灰的活性组分反应 反应产物 在层内逐级聚集 水解层未被火山灰反应产物充满到某种程度时 不会使强度有较大增长 随着水解层被反应产物充满 粉煤灰颗粒 和水泥水化产物之间逐步形成牢固联系 从而导致混凝土强度 不 透水性和耐磨性的增长 这就是掺粉煤灰混凝土早期强度较低 后 期强度增长较高的主要原因 4 掺粉煤灰可降低混凝土的水化热 混凝土中水泥的水化反应是放热反应 在混凝土中掺入粉煤灰 由于减少了水泥的用量可以降低水化热 水化放热的多少和速度取 决于水泥的物理 化学性能和掺入粉煤灰的量 例如 若按重量计 用粉煤灰取代 30 的水泥时 可使因水化热导致的绝热温升降低 15 左右 众所周知 温度升高时水泥水化速率会显著加快 研究 表明 与 20 相比 30 时硅酸盐水泥的水化速率要加快 1 倍 一 些大型 超大型混凝土结构 其断面尺寸增大 混凝土设计强度等 级提高 所用水泥强度等级高 单位量增大 施行新标准后水泥的 粉磨细度加大 这 些因素的叠加 导致混凝土硬化过程温升明显加剧 温峰升高 这 是导致许多混凝土结构物在施工期间 模板刚拆除时就发现大量裂 缝的原因 粉煤灰混凝土可减少水泥的水化热 减少结构物由于温 度而造成的裂缝 5 掺粉煤灰可改善混凝土的耐久性 在混凝土中掺粉煤灰对其冻融耐久性有很大影响 当粉煤灰质 量较差 粗颗粒多 含碳量高都对混凝土抗冻融性有不利影响 质 量差的粉煤灰随掺量的增加 其抗冻融耐久性降低 但当掺用质量 较好的粉煤灰同时适当降低水灰比 则可以收到改善抗冻性的效果 水泥混凝土中如果使用了高碱水泥 会与某些