粉煤灰对混凝土和易性和强度产生的影响

粉煤灰对混凝土性能的影响及原因

粉煤灰掺入混凝土中会对混凝土的许多性能产生影响，如对新拌混凝土的和易性、泌水率、流动度和泵送性、凝结时间、均匀性、含气量等方面的影响；对硬化中混凝土性能会有早期强度、水化热、养护温度和湿度等方面的影响；对硬化混凝土性能会有抗压强度、弹性模量、密度、蠕变、干缩性、抗渗性、抗冻性、碳化、碱-集料反应、抗硫酸盐能力、抗氯化物能力等方面的影响。

粉煤灰之所以能改善混凝土的诸多性能，主要是因为粉煤灰具有形态效应、填充效应和火山灰活性。

（1）形态效应

水是混凝土拌制与硬化过程中必不可少的组分之一。加入混凝土中的水具有两方面的作用，一方面是满足水泥水化作用所需，这方面的水约占胶凝材料用量的20%～25%；另一方面是使所配制出来的混凝土拌合物具有一定的流动性，便于施工操作。超过水化作用所需的水在混凝土浇筑工作完成后就成了有害部分，其中大部分水分在混凝土硬化后形成的直径较大的空隙会给混凝土结构造成永久性伤害，降低混凝土强度、耐久性等性能。

粉煤灰具有形态效应，可以产生减水势能。粉煤灰颗粒中绝大多数为玻璃微珠，是一种表面光滑的球形颗粒。由于粉煤灰玻璃微珠的滚珠轴承作用，粉煤灰在混凝土中有减水作用。这将有利于减少混凝土的单位用水量，从而减少多余水在混凝土硬化后形成的直径较大的空隙。在保证混凝土强度的前提下，还可减少水泥用量，降低混凝土的绝热温升和混凝土中温度裂缝发生的概率，使混凝土更为致密。

（2）填充效应

粉煤灰还具有微骨料填充效应，能产生致密势能，可减少硬化混凝土的有害孔的比例，有效提高混凝土的密实性；化学作用产生的水化产物起到骨架作用，可提高粘结强度，从而提高混凝土的抗裂性能。

混凝土中应用优质粉煤灰，在新拌混凝土阶段，粉煤灰充填于水泥颗粒之间，使水泥颗粒“解絮”扩散，改善了和易性，增加了粘聚性和浇筑密实性，从而使混凝土初始结构致密化；在硬化发展阶段，发挥物理充填料的作用；在硬化后，又发挥活性充填料的作用，改善混凝土中水泥石的孔结构。

粉煤灰对混凝土的影响

Final approval draft on November 22, 2020 粉煤灰对混凝土的影响

1混凝土的和易性和易性是中一项十分重要的技术性质。良好的，能使混凝土拌合物易于施工操作，其质量均匀，成型密实。在混凝土施工中，如果用粉煤灰替代部分水泥或者细骨料，可以在保持原有和易性的情况下，减少用水量及混凝土的泌水率，防止离析；或者保持用水量不变时，增大（通常和易性以塌落度的方式来测量）。这是因为粉煤灰是由大小不等的球状玻璃体组成，表面光滑致密，在混凝土拌和中起到润滑的作用。同时，粉煤灰颗粒比水泥颗粒小，均匀分布在水泥颗粒中，阻止了水泥颗粒粘聚，使存在于水泥颗粒之间的部分自由水释放出来，从而改善其和易性。

2混凝土的强度值混凝土的抗压强度值通常作为评定混凝土质量的重要指标。以部分粉煤灰取代水泥时，由于粉煤灰在水泥浆体中并不参与化学反应，真正作为胶凝材料的是水泥，而胶凝材料的水化产物是混凝土中各材料组合在一起的纽带，也是最容易受到破坏的部分。在混凝土成型的后期，粉煤灰中的火山灰质活性料生成物，与水化产物结合在一起，导致混凝土早期强度可能稍有降低，而后期强度则比普通混凝土稍高或与之相等。如果大掺量粉煤灰，混凝土强度值要比普通混凝土强度值偏低。

3混凝土的热学性能在混凝土拌和过程中，时集中放出大量的热，特别是大体积混凝土，施工时，白天与晚上以及混凝土表面和内部温差大，易产生裂缝。由于粉煤灰活性比水泥低，水化时不参与水化反应，若适量掺入粉煤灰，可以相对减少胶凝材料中熟料C3S和C3A相对含量，水化时相应降低，可以防止施工中混凝土开裂。同时，使混凝土干缩减少5%，提高5%~10%。

4混凝土抗碳化性能混凝土碳化指水泥石中水化产物与环境中的CO2作用，生成碳酸盐或者其他物质的反应。由于粉煤灰在常温下发生的化学反应慢，混凝土中的碱含量与吸收的CO2的能力降低，在一定程度上，改善了混凝土的孔结构，提高了混凝土的密实度，改善其抗碳化性能。

混凝土中粉煤灰的反应机理和影响及其应用

摘要：粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，曾经被称为三“废”之一，而却因为其在混凝土的应用中而变“废”为“宝”。虽然粉煤灰作为混凝土的掺合料已有多时，但是

却依旧没有一篇文章具体将粉煤灰在混凝土的反应历程，以及粉煤灰对混凝土的性能的具体影响两个方面结合起来进行完整的论述。因此，笔者将在小范围文献调研的基础上把粉煤灰

的组成分类、粉煤灰在混凝土的反应机理以及粉煤灰对混凝土性能的影响，由此分析这三者

之间的联系，并希望能够在工程应用中给出一些指导性的建议。

关键词：粉煤灰反应机理混凝土性能影响应用

0.引言

随着经济的发展，我国的电力事业也在不断地发展，而粉煤灰作为燃煤电厂的主要固体

废物，其排出量也在不断地增长。近年来，粉煤灰不断地作为混凝土的掺量料用于各种工程的建设过程当中，也逐渐开始了其变废为宝的过程的。在这个过程中，人们对于粉煤灰的各

种研究也在不断地进行着，其中包括粉煤灰的组成结构及其分类，粉煤灰在混凝土的各种反应机理，涉及混凝土的初期、中期以及反应后期，不同等级粉煤灰的不同掺量对混凝土的各

种性能的影响并在此基础上形成了一些对于粉煤灰用于实际工程的意见与指导。而本文，就

将在小范围文献调研的基础上对以上讲到的三大研究方向的研究结果做一些简要的总结，并

分析三者之间的一些联系，并在已有的基础上为工程施工提出一些意见。

1.粉煤灰的特性及其分类

1.1粉煤灰的概念及其形成

煤粉在高温下进行燃烧，之后会形成一种似火山灰质的混合材料，这种材料就叫做粉煤灰。煤炭之中存在一部分不可以燃烧的东西，即煤的灰份。当燃烧煤的发呆长将煤磨成100μｍ

一下的煤粉，用预热空气喷入炉膛成悬浮状态进行燃烧，当煤粉在锅炉中经过燃烧之后，灰份就可以被分解析出，冷却之后就会形成灰渣。其中，一部分灰渣的存在形态是非常细小的

颗粒状，这部分灰渣就会混杂在高温形成的烟气中，并随着烟气的流动而离开炉膛，这就是粉煤灰，我们常说的是飞灰，通过集尘装置的作用，我们就可以获得这样的粉煤灰。

粉煤灰对混凝土性能影响

本文介绍了粉煤灰的组成及其在商品混凝土中的作用效应，并对粉煤灰的掺杂对商品混凝土性能的影响进行了详细分析。认为在保证商品混凝土强度和耐久性的条件下，粉煤灰适量的加入可以改善商品混凝土的各项性能。

众所周知，商品混凝土在凝结硬化时由塑性状态转变为刚性状态过程中会放出大量的热，由于商品混凝土的导热性差，热量散发缓慢的特点，导致商品混凝土内部温度升高，产生体积膨胀；在降温过程中由于商品混凝土体积收缩，当商品混凝土受到基础约束时，使商品混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过商品混凝土的抗拉强度极限时，商品混凝土表面就会产生裂缝。商品混凝土开裂不仅影响商品混凝土的强度，更重要的是降低了商品混凝土的耐久性。粉煤灰具有来源广泛、价格便宜的特点，使用它还可以减少污染，同时还可以提高商品混凝土的强度，具有很好的使用价值，因此对于粉煤灰在商品混凝土中的应用研究就越来越多。使用粉煤灰取代部分水泥，在不影响商品混凝土强度的前提下，它可以降低商品混凝土水化热引起的温度升高、防止商品混凝土开裂、改善商品混凝土耐久性的作用。本文主要介绍了粉煤灰在商品混凝土中的作用效应及其对商品混凝土性能的影响。

一、粉煤灰的组成及其特性 粉煤灰是一种铝硅质材料，其化学成分主要为SiO2和Al2O3，密度为0.65-0.78g/cm3。一般含35%-55%的Si02和15%-40%的Al2O3。 早在1933年，Davis就提出粉煤灰具有火山灰性。这种性能主要来自于低钙玻璃体，而与石英、莫来石、赤铁矿等晶态物质无关。石英、莫来石等的存在会导致粉煤灰的活性下降，而低钙玻璃体的含量越高，粉煤灰活性越大。粉煤灰的颗粒形状及大小对粉煤灰的活性有较大影响。粉煤灰中5-45μm的细颗粒愈多，活性愈高；80μm以上颗粒愈多，则活性愈低。另外，细小的密实球形玻璃体含量愈高，粉煤灰的活性也愈高，制成水泥标准稠度需水量也低；不规则的多孔玻璃体含量多，粉煤灰的活性下降，其制成水泥标准稠度需水量增高。而未燃碳粒越多，需水量越大，其制成粉煤灰水泥强度越低。