粉煤灰细度对水泥混凝土性能影响研究

广东建材２００８年第４期１前言粉煤灰又称飞灰，是指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出，被收尘器收集的物质，粉煤灰呈灰褐色，通常呈酸性，比表面积在２５００～７０００ｃｍ２／ｇ，尺寸从几百微米到几微米，通常为球状颗粒，我国大多数粉煤灰的主要化学成分为：ＳｉＯ２４０％～６０％；Ａｌ２Ｏ３１５％～４０％；Ｆｅ２Ｏ３４％～２０％；ＣａＯ２％～７％；烧失量３％～１０％。

此外，还有少量的Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓ、Ｋ、Ｎａ等氧化物。

我国是产煤和烧煤大国，火电厂每年排放的粉煤灰总量逐年增长，预计２００５年排粉煤灰量约２亿吨左右，如果这些粉煤灰得不到利用，将污染环境，影响气候，破坏生态。

从目前有关资料来看，粉煤灰在建筑工程和基础工程的应用，是最主要的利用方式，也是提高其利用率的根本途径。

至今比较成熟的技术和已建成生产线的有：粉煤灰加气混凝土、粉煤灰混凝土、粉煤灰砌筑水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、粉煤灰粘土砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰地面砖、粉煤灰免烧砖、粉煤灰筑路和粉煤灰充填等，由此可见，开发研究以粉煤灰为掺合料的混凝土具有重要意义，配制粉煤灰混凝土是粉煤灰综合利用的主要途径之一［１］。

２粉煤灰的主要性质２．１火山灰效应粉煤灰的矿物相主要是铝硅玻璃体，含量一般为５０％～８０％，是粉煤灰具有火山灰活性的主要组成部分，其含量越多，活性越高，其矿物结构为硅氧四面体、铝氧四面体和铝氧三面体，该结构的聚合度很大，键能很高，因而在通常状态下，粉煤灰所表现出的活性很低。

粉煤灰的化学活性在于铝硅玻璃体在碱性介质中，ＯＨ－离子打破了Ｓｉ－Ｏ，Ａｌ－Ｏ键网络，降低了硅氧、铝氧聚合度，并与水泥水化产生的Ｃａ（ＯＨ）２发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，其化学方程式：ＸＣａ（ＯＨ）２＋ＳｉＯ２＋ｎＨ２Ｏ→ＸＣａＯ・ＳｉＯ２・ｎＨ２ＯＹＣａ（ＯＨ）２＋Ａｌ２Ｏ３＋ｍＨ２Ｏ→ＹＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ｍＨ２Ｏ粉煤灰的火山灰活性表现出来的技术性质为：①反应是缓慢的，所以放热速率和强度发展也相应较慢。

石灰石粉、Ⅱ级粉煤灰、劣质粉煤灰材料对混凝土性能、强度的影响摘要：采用石灰石粉、Ⅱ级粉煤灰、劣质煤灰材料按照一定比例分别掺配配置大流动性混凝土，并研究了石灰石粉、Ⅱ级粉煤灰、劣质粉煤灰材料对混凝土的拌和物性能、强度和耐久性的影响。

研究表明：用石灰石粉、Ⅱ级粉煤灰、劣质粉煤灰材料能够制备出C40以下强度等级的混凝土，混凝土性能指标不一，各种龄期强度指标均有不同程度增长。

当采用劣质粉煤灰时拌和出同样状态流动性良好混凝土时减水剂掺量需要提高至 1.5%，Ⅱ级粉煤灰使用减水剂正常掺量 1.0%，石灰石粉使用减水剂正常掺量1.0%用水量扣除比例1.6%；石灰石粉拌和混凝土随着龄期增加强度增长明显，假粉煤灰拌和混凝土随着龄期增加强度增长放缓。

关键词：石灰石粉；Ⅱ级粉煤灰；劣质粉煤灰；混凝土性能；强度；高性能混凝土特征根据应用环境而定，重点控制混凝土状态，利于浇筑容易、振捣密实、不易离析、水化热低、力学性能、稳定性能、耐久性能、服务寿命长等优点。

高性能混凝土具有更密实的结构与良好的孔结构，具有优良的界面结构，普通混凝土用碎石与水泥石之间界面上粘滞有较多氢氧化钙,氢氧化钙在界面之中结晶与定向排列，造成混凝土耐久性降低和强度降低的绝大原因。

因此改善此现象，通过加入矿物掺合料起到以下四种作用，减水作用的形态效应、致密作用的微集料效应、增强作用的火山灰效应、益化作用的稳定效应，混凝土掺入矿物掺合料可以代替一部分水泥，提高混凝土拌和物流动性、降低混凝土拌和物的黏性、降低混凝土拌和物泌水、早期强度不降低、后期强度增长高、混凝土耐久性好等优势。

土工工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》CCES01:2004对高性能混凝土定义是：在混凝土配合比内适当掺加活性矿物掺和料，降低混凝土水胶比、采用低水泥用量、严控过程质量，使其高性能混凝土在普通混凝土的基础上具备更好的密实性、均匀性、工作性和体积稳定性。

因此，矿物掺和料是配制现代高性能混凝土的必要功能性组成材料，在其组分中起到至关重要的作用，影响着混凝土状态、性能、成本等，现通过石灰石粉、Ⅱ级粉煤灰、劣质粉煤灰等几种材料对混凝土性能和强度影响做以分析。

粉煤灰烧失量/细度/需水量比对混凝土性能的影响细度：对和易性的影响主要体现在粘聚性方面，另外掺量过高对强度也有影响。

对耐久性也有影响，细度大的粉煤灰耐久性差，实体中混凝土碳化较大。

烧失量：粉煤灰中的未燃碳是有害成分，烧失量越大，含碳量越高，混凝土的需水量就越大，从而导致水胶比提高，严重影响了粉煤灰效用的充分发挥，同时粉煤灰烧失量过高会严重影响对混凝土中含气量的控制。

需水量比：需水量比是核心，关系到外加剂掺量/混凝土需水量等。

影响需水量比的因素除了烧失量和细度外，还有含珠率、微珠的粒形状等等因素，是“先天”条件所决定，难以“后天”弥补。

粉煤灰质量对混凝土的影响可以通过试配来消除或发扬。

混凝土是由水泥为胶结料，砂石为骨料，加水或适量外加剂和外掺料拌制而成的。

三氧化硫含量影响水泥体积安定性（水泥体积安定性是表征水泥硬化后体积变化均匀性的物理性能指标），说白了就是若水泥发生不均匀体积变化会导致水泥膨胀、开裂、翘曲等，另外影响体积安定性的主要因素还有水泥中的游离氧化镁、游离氧化钙含量。

粉煤灰是火力发电厂以煤粉为燃料时排出的细颗粒废渣。

粉煤灰细度、需水量应该是影响混凝土的粘结力。

烧失量大的话，主要降低粉煤灰的减水效应和活性效应，国家对粉煤灰分级有规定的，烧失量大会降级的主要是影响强度.粉煤灰本身没有强度，在砼中只是增加和易性的，因此如果粉煤灰细读、含水量过高，只要不结块影响使用，是对强度影响不大的。

一、粉煤灰烧失量（%）试验取样方法及数量以连续供应的200t相同等级的粉煤灰为一批，不足200t亦按一批论，粉煤灰的数量按干灰（含水率小于1%）的重量计算。

散装灰取样——从不同部位取15份试样，每份试样1~3kg，混合均匀，按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样（称为平均试样）。

袋装灰取样——从每批中抽10袋，并从每袋中各取试样不少于1kg，混合均匀，按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样（称为平均试样）。

二、试验方法：按四分法取样，准确称取1g试样，置于已灼烧恒重的瓷坩埚中，将盖斜置与坩埚上，防在高温炉内从低温开始逐渐升高温度，在950~1000℃以灼烧15~20min，取出坩埚，置于干燥器中冷至室温。

混凝土原材料的选择原理一、前言混凝土是一种常见的建筑材料，在建筑工程中占有重要地位。

混凝土的质量直接关系到建筑物的安全和耐久性，因此，在选择混凝土原材料时，需要考虑多方面因素。

本文将从原材料的选择原理、水泥、骨料、粉煤灰等原材料的特点和选择等方面进行详细介绍。

二、混凝土原材料的选择原理1.性能要求混凝土作为建筑材料，需要具备多种性能，例如强度、耐久性、抗渗性、变形性等。

因此，在选择混凝土原材料时，需要考虑材料的性能是否符合要求。

例如，在选择骨料时，需要考虑其强度和粒径分布是否满足混凝土的要求，在选择水泥时，需要考虑其强度等级是否符合设计要求。

2.原材料的可获得性混凝土原材料的可获得性是选择的重要因素之一。

原材料的来源是否稳定、是否容易获得，直接关系到施工周期和成本。

同时，还需要考虑原材料的运输距离，如果运输距离过远，会增加物流成本和施工难度。

3.成本因素选择原材料时，成本因素也是必须考虑的。

在满足性能要求和可获得性的前提下，应尽可能选择成本更低的原材料，以降低混凝土的成本。

三、水泥的选择水泥是混凝土的主要原材料之一，其质量直接影响混凝土的强度和耐久性。

水泥的选择应遵循以下原则：1.强度等级水泥的强度等级是按照其28天标准强度划分的，通常选择强度等级比设计要求高2-3级的水泥，以确保混凝土的强度满足设计要求。

2.硅酸盐含量水泥中的硅酸盐含量对混凝土的强度和耐久性有着直接的影响。

通常选择硅酸盐含量较高的水泥，可以提高混凝土的强度和抗渗性。

3.熟料矿物组成水泥中的熟料矿物组成也对混凝土的性能有着重要影响。

一般来说，选择熟料中矿物组成比例合理的水泥，可以提高混凝土的强度和耐久性。

4.烧成温度水泥的烧成温度也对混凝土的性能有着一定影响。

通常选择烧成温度较高的水泥，可以提高其强度和耐久性。

四、骨料的选择骨料是混凝土中的主要骨架材料，其质量直接影响混凝土的强度和变形性。

骨料的选择应遵循以下原则：1.强度骨料的强度是影响混凝土强度的重要因素之一，通常选择强度合格的骨料，可以提高混凝土的强度。

粉煤灰掺入混凝土中的经济效益分析混凝土是建筑工程中常用的材料之一，它具有坚固耐用、可塑性强等优点。

然而，混凝土的生产对环境造成较大的影响，例如水泥生产过程中产生大量的二氧化碳排放，导致全球变暖等环境问题。

为了减少对环境的影响，并进一步降低成本，粉煤灰作为替代材料逐渐被应用于混凝土中。

粉煤灰是燃烧煤炭时生成的一种灰状物质，主要成分为硅酸盐和氧化物。

它具有细度高、成品性能稳定等特点，适合用于掺入混凝土中。

因此，掺入粉煤灰可以降低混凝土的成本，改善混凝土的工作性能、耐久性和可持续性。

首先，从经济效益的角度来看，混凝土中掺入粉煤灰可以降低原材料成本。

一方面，粉煤灰作为副产品，相对于水泥等原材料，成本较低。

另一方面，使用粉煤灰替代部分水泥可以减少水泥的用量，进一步降低成本。

根据实际应用中的数据对比，粉煤灰掺入混凝土的成本可以比普通混凝土降低10%~30%。

其次，粉煤灰的添加可以改善混凝土的工作性能。

由于粉煤灰的细度较高，其颗粒更加均匀，可以填充混凝土中的空隙，提高混凝土的致密性。

这样可以增加混凝土的强度和硬度，改善抗压性能和耐久性。

同时，粉煤灰的掺入也会改善混凝土的流动性，使得施工更加方便，减少了施工中的力气和人力成本。

此外，粉煤灰掺入混凝土还可以提高混凝土的抗碱饱和性和抗硫酸盐侵蚀性。

粉煤灰中的硅酸盐成分可以与水泥中的碱性物质反应，形成稳定的水化产物，降低混凝土碱性物质的释放。

这样可以减少混凝土发生碱饱和反应的风险，提高混凝土的耐久性。

同时，粉煤灰中的硅酸盐和氧化物还可以与硫酸盐反应，形成稳定的硫酸盐饱和产品，降低混凝土受硫酸盐侵蚀的程度。

最后，粉煤灰掺入混凝土还有利于环境保护和可持续发展。

由于粉煤灰的使用可以减少对水泥等原材料的需求，可以降低对自然资源的开采压力。

同时，粉煤灰的应用可以减少对煤炭的使用量，减少煤炭燃烧所产生的二氧化碳等温室气体的排放，有利于环境保护。

此外，粉煤灰作为副产品的利用也符合循环经济的原则，是一种可持续发展的方式。

粉煤灰对混凝土性能的作用1、粉煤灰是燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出、被收尘器收集的物质。

粉煤灰混凝土是指掺加粉煤灰的混凝土,包括用水泥厂生产中掺粉煤灰的硅酸盐水泥制备的混凝土。

通常所讲的粉煤灰混凝土是指配制混凝土混合料时将粉煤灰作为一种组分加入搅拌机配制而成的混凝土。

粉煤灰作为一种重要而已被普遍利用的混凝土辅料,一般具备改变基准混凝土的新拌、硬化和使用诸性能的能力。

随着对粉煤灰认识的逐渐深入,人们充分认识到利用粉煤灰已不仅仅是取代水泥、节约能源以及减少环境污染的问题,粉煤灰已经成为对混凝土改性的一种重要组分。

2、粉煤灰的特性2.1粉煤灰的物理性质粉煤灰的比重在1.95～2.36之间，松干密度在450 kg/m3～700kg/m3范围内，比表面积在220 kg/m3～588 kg/m3之间。

由于粉煤灰的多孔结构、球形粒径的特性，在松散状态下具有良好的渗透性，其渗透系数比粘性土的渗透系数大数百倍。

粉煤灰在外荷载作用下具有一定的压缩性，同比粘性土其压缩变形要小的多。

粉煤灰的毛细现象十分强烈，其毛细水的上升高度与压实度有着密切关系。

粉煤灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃球组成，根据颗粒形状可分为球形颗粒与不规则颗粒。

球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质玻璃微珠，若据其在水中沉降性能的差异，则可分出飘珠、轻珠和沉珠；不规则颗粒包括多孔状玻璃体、多孔碳粒以及其他碎屑和复合颗粒。

2.2粉煤灰的化学成分粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿、方解石、石英等矿物。

因此粉煤灰化学成分以氧化硅和氧化铝为主（含量约氧化硅48％，氧化铝含量约27％），其他成分氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质（烧失量）。

不同来源的煤和不同燃烧条件下产生的粉煤灰，其化学成分差别很大。

3、粉煤灰对混凝土施工性能的影响掺加粉煤灰可以改变混凝土和易性，增加混凝土粘性，减少离析与泌水，降低由于水化热带来的混凝土温度升高，减少或消除混凝土中碱基料反应，同时，也可以节省水泥的用量。

粉煤灰对混凝土强度的影响及在混凝土中的应用粉煤灰对混凝土强度的影响及在混凝土中的应用摘要：在混凝土中掺入粉煤灰起到节能减排、降低水化热、改善工作性能、防盐碱侵蚀、降低温度敏感性及降低工程造价等重要意义。

本文以工程实例详细阐述了粉煤灰各不同比例掺入量对混凝土强度及其它性能的影响，并根据试验结果作为进行施工配合比选择的依据。

关键词：混凝土强度掺入粉煤灰配合比中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1前言粉煤灰是火力发电厂从煤粉锅炉排出的烟气中收集到的细微粉末，其数量在电厂煤粉锅炉排出的煤灰渣量中占最大比例。

煤粉在锅炉炉膛中呈悬浮状态燃烧，其中的不燃物大量混杂在高温烟气中，由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒，并从废气中收集下来的细颗粒粉末。

随着社会的进步、科学的发展及人民生活水平的提高，工厂的生产及人民日常生活越来越依靠电力作为动力，使得电力需求大幅增长，电力工业迅速发展，发电产生的粉煤灰数量急剧增加，中国成为世界消耗煤炭最多的国家之一。

不加以利用的为废弃污染物，其堆放需要占用大量土地，用因其为煤燃烧后的烟气中收细微粉末，露天堆放的粉煤灰产生扬尘成为大气环境污染源头，若排入河道会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。

在进行混凝土拌制时掺入粉煤灰不仅能够改善混凝土性能，减少水泥用量，降低工程造价，且在利于环境保护，所以将粉煤灰利于混凝土中具有特殊的技术、经济、环保意义。

某高层建筑结构采用C30、C35、C40及C45等强度等级的混凝土，数量巨大，如果在混凝土施工中掺入粉煤灰，取代部分水泥用量，不仅能够改善混凝土性能，同时也能够取得良好的经济效益，应在建筑施工中进行广泛推广应用。

2粉煤灰在混凝土中的作用1）粉煤灰的形态效应主要是指粉煤灰颗粒形貌、粗细、表面粗糙程度等物理方面的特征在混凝土中的产生应用效果。

粉煤灰主要由微珠颗粒组成，圆形的微珠能够起到滚珠的作用，降低混凝土拌和物中各种组成材料的内摩擦力而提高流动性。

探讨粉煤灰、石灰石和矿渣对水泥的影响水泥是一种颗粒半径介于几微米至几十微米的粉体，具备粉体的各项特性。

根据水泥厂的生产经验来看，水泥粉体的一次物性不能明确反映水泥助磨效果。

水泥流动性、喷流性、附着性为三次物性。

有材料表明使用粉体测定仪测定水泥的粉体流动性，该方法多应用于有机粉体流动性測定，本文将介绍水泥粉体流动性的表征，以及粉煤灰、石灰石和矿渣对水泥粉体的流动性和力学性能的影响。

一、水泥粉体的流动性表征粉体流动性测量仪器有剪切类和流动类。

通过测定一定条件下粉体的流动速率与实践来确定粉体流动性的特征。

以粉体颗粒半径非常均匀的粉体作为参照，Carr百分法把粉体的流动性指数最高值规定为100。

采用粉体测量：休止角，平板角，压缩度和均匀度等。

各指标最高值25，将四项指标得分和定义为流动性指数。

得分越高，流动性越好。

总分在80分以上不会棚料，低于60则会棚料。

这种判定水泥粉体的流动性相比于单纯使用休止角测量更能表现流动性。

水泥的粉体流动性指数比较难达到60以上，防止棚料的措施一般针对普通粉体条件。

水泥的流动性指数评价标准需要进行大量指数测量共同对比才可以作出比较精准的性能评测。

二、实验探究粉煤灰等对于水泥流动性的影响矿渣、石灰石和粉煤灰按不同的比例混合，考虑到表面积的影响，需要控制粉磨程度，SO3控制范围在（2.30+0.10%），支撑水泥进行指标的检验。

水泥标准稠度用水量按国标水泥稠度用水量、凝固时间和安定性检验方法。

胶沙流动性的测量方法按照GB/T2419-2005标准。

水泥强度按照胶沙强度ISO法进行。

传统混合粉磨工艺生产矿渣水泥（比表面积300m2·k-g1）中矿渣粉的比表面积仅有280m2·k-g1，不能实现矿渣粉活性的有效发挥。

此种矿渣水泥存在的缺陷有泌水率大、凝结时间长、早期强度低等等。

可以将矿渣和熟料分别粉磨，将易磨性较差的矿渣单独粉磨至设计的细度水平，然后根据矿渣粉的细度和活性，确定其配比来满足水泥的性能要求。