微珠粉煤灰在超高性能混凝土中的应用

粉煤灰“微珠”在高性能混凝土中的应用基础研究Basic Research on Application of Fly Ash Microbead in High Performance Concrete谢小龙，张倩倩，杜广磊，周武，王丽交，蒋元海（嘉兴学院建筑与工程学院，浙江314001）摘要：在保持胶凝材料总用量不变情况下，研究了用纳米粉煤灰“微珠”等量替代10%、20%、30%、40%、50%水泥量后C60混凝土的和易性、抗压强度和耐久性的变化情况。

实验结果表明，当“微珠”掺入后，混凝土单位用水量下降，且随着“微珠”掺量的增加，用水量下降越明显；28d抗氯离子渗透性能得到明显改善，混凝土强度提高，且当“微珠”取代量为20%时，混凝土强度提高最大，提高幅度达2个等级。

关键词：粉煤灰“微珠”；掺量；耐久性；抗压强度；混凝土Abstract:Research C60 concrete, under the situation that keep the dosage of gelled material unchanged, amount for 10%、20%、30%、40%、50% cement with fly ash microbead and then measure the change of it peaceability、compre ssion strength、durability. The experimental results show that, unit water consu mption of the concrete will descend when the “microbead”was mixed, moreov er, unit water consumption of the concrete descend obviously along with thedo sage increase; concrete 28 d anti-chloride ion penetration performance improved obviously, strength increased. When “microbead”replace content is 20%, the la rgest increase strength of concrete, the increase was up to 2 grade.Key words: Fly ash microbead；Dosage；Durability；Compressive strength；Concrete0前言粉煤灰是一种污染环境的工业废弃物，据国际环保组织在北京发布2010年中国粉煤灰调查报告说，中国过度依赖煤炭，造成粉煤灰排放量巨幅增加，2009年，中国粉煤灰排放达到3.75亿吨。

粉煤灰在混凝土中的作用摘要：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、硬化和工作性能的能力。

通过试验，从粉煤灰的反应机理出发，介绍了在混凝土中，用不同掺量的粉煤灰替代水泥，在混凝土配合比试验中，粉煤灰的基本活化效应对混凝土工作性的影响。

关键词：粉煤灰效应工作性耐久性1引言粉煤灰是由电厂粉煤炉烟道气体中收集的细粉末，含有大量的SiO2和AI2O3，、Fe2O3，由于粉煤灰具有潜在的火山灰活性F在混凝土中掺入适量粉煤灰，在节约成本的同时能显著改善混凝土和易性性能，若保持混凝土和易性不变，则可减少用水量，从而提高混凝土的密实度和强度。

不仅如此，适量掺入粉煤灰还能降低混凝土的水化热，从而减少混凝土裂缝的产生，提高混凝土耐久性。

本人将通过实例结合在工作中多年积累的实践经验对粉煤灰在混凝土中产生的作用进行阐述和论证，旨在探讨粉煤灰在混凝土中的作用机理，对混凝土性能产生的影响，以供同行参考，欢迎指正。

2．粉煤灰效应作用原理在粉煤灰的四大效应中，形态效应是作为物理层面起作用，活性效应是粉煤灰的化学性能，而微集料效应则是同时具有物理和化学两种作用。

这四种效应相互关联，相互促进，互为补充。

形态效应和微集料效主要和混凝土的工作新和耐久性有关。

而和混凝土强度最相关的火山灰效应是指粉煤灰有利于混凝土中的胶凝数量的增多和结构的增密。

应粉煤灰的品质越高，各种效应的影响越大，对混凝土性能也会产生不同的影响。

所以我们在应用粉煤灰时应根据混凝土的实际需求和水泥、粉煤灰的不同品质来选用适宜的粉煤灰掺量，以使混凝土达到最佳性能。

2.1粉煤灰在混凝土中的作用特性2.1.1取代效应特性由于粉煤灰的结构聚合度大，在常温下化学性质比较稳定、活性低、水化反应速度非常缓慢，作为胶凝材料取代水泥，使得混凝土水化热降低，有助于控制早期升温快，使得混凝土的耐蚀性、耐热性提高，早期强度增长减慢。

2.1.2粉煤灰的“形态效应”特性质地致密、粒形完整、表面光滑的粉煤灰对混凝土而言，无疑能起到减水作用、致密作用和匀质作用，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能。

浅谈粉煤灰在混凝土中的应用【摘要】粉煤灰作为水泥的替代材料，在混凝土中可降低成本﹑改善和提高混凝土性能。

粉煤灰中含有70%以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，质地致密。

这种形态对混凝土而言，无疑能起到减水作用、致密作用和匀质作用，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能，尤其对泵送混凝土，能起到良好的润滑作用。

因粉煤灰系人工火山灰质材料，能对混凝土起到增强作用和堵塞混凝土中的毛细组织，提高混凝土的抗腐蚀能力。

粉煤灰中粒径很小的微珠和碎屑，在水泥中可以相当于未水化的水泥颗粒，极细小的微珠相当于活泼的纳米材料，能明显地改善和增强混凝土及制品的结构强度，提高匀质性和致密性。

【关键词】粉煤灰；混凝土性能；强度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，粒径1～50微米。

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，球形颗粒又可分为飘珠、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。

粉煤灰本身没有或略有水硬胶凝性能，但在水分存在，特别是在水热处理条件下，能与氢氧化钙等碱性物质发生反应，生成水硬胶凝性能化合物。

1.粉煤灰在混凝土等量或超量替代水泥1.1改善混凝土的和易性在混凝土的颗粒成分组成中，粗骨料的空隙由细骨料填充，水泥浆填充剩余的空隙，而粉煤灰的体积要比水泥约大30%，当等量替代水泥后混凝土浆体的体积明显增大，因此，增大了浆体与集料的比例。

大量的浆体填充了集料间的空隙并包裹后形成润滑层，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。

1.2抑制混凝土泌水粉煤灰等量替代水泥后，胶凝材料的相对需水量降低，在浆体稠度不变的情况下，单位用水量减少，可有效抑制混凝土出现的泌水现象。

1.3降低混凝土的水化热水泥的水化反应是一个放热反应，产生的热量（水化热）能使混凝土达到相当高的温度。

粉煤灰在混凝土中的应用覃维祖清华大学土木工程系一、概述早在2000多年前的古罗马时期，人类就用火山灰与石灰混合作为胶凝材料，建造了许多雄伟的建筑物，例如万神殿，其直径为44m的半球形穹顶就使用了12000吨这种胶凝材料和凝灰岩轻骨料拌合而成的混凝土；还有闻名于世的圆形剧场等，这些建筑现在仍然安然无恙，2000年还有报道意大利人正在翻修圆形剧场，准备在那里面举行盛大的演出。

今天在混凝土中掺用的粉煤灰，也是一种火山灰材料，大量的实践证明：掺用粉煤灰的混凝土，其长期性能得到大幅度的改善，对延长结构物的使用寿命有重要意义。

现在作为混凝土主要胶凝材料的硅酸盐水泥，同样是以石灰石和粘土为主要原料经过煅烧生成的。

它问世于19世纪的30年代，至今尚不到200年历史，因此用硅酸盐水泥配制成混凝土建造的各种建筑物最长只有100多年，而国内近些年修建的一些土木工程结构物运行不多年，就出现各种病害，甚至很快就遭到严重的破坏。

例如北京的西直门立交桥，运行仅20年就不得不拆除重建；更有甚者，据某省交通科研所一位所长坦言，那里的混凝土路面运行三年不坏的很少！80年代初，美国佛罗里达州建造了一座非常宏伟的跨海大桥，在该桥的建设过程中，考虑到周围的侵蚀性环境，在混凝土里掺用了大量粉煤灰，工程质量有很大改善。

因而在1983年修订规范时，对原来随意使用粉煤灰的规定进行了修订[1]。

新规范（S-346）规定：在中度以上侵蚀环境中的桥梁上部结构，包括预应力构件的混凝土中，必须掺用粉煤灰。

其中大体积混凝土中粉煤灰的掺量为18~50%。

什么是大体积混凝土？许多人至今仍认为那就是指大坝，也有些人把高层楼房的大型基础包括在内。

可是美国混凝土学会规定：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。

这个问题下面还要谈到。

掺粉煤灰混凝土的另一典型实例，是1982年英国的Garwick机场的停机坪扩建工程，该工程在两条相邻的道面上对掺与不掺粉煤灰混凝土进行了对比[2]。

混凝土添加粉煤灰有什么作用，是好是坏，一次给你讲清楚随着建筑技术的不断发展，我们对于混凝土的性能要求也越来越高。

在混凝土工程中，为了提高混凝土的性能和降低成本，常常会添加一些掺合料。

其中，粉煤灰作为一种常见的掺合料，被广泛应用于混凝土生产中。

那么，混凝土添加粉煤灰到底有什么作用？是好是坏呢？本文将为您深入解析粉煤灰在混凝土中的影响，让您一次了解清楚。

谈及粉煤灰砼界小编不得说一下现在粉煤灰的应用现状，我们不难发现，混凝土行业中对粉煤灰的需求正迅速增长。

这一趋势源于混凝土中越来越多地使用粉煤灰的实践。

然而，粉煤灰的资源分布并不均匀，这导致许多地区的优质粉煤灰供应短缺，甚至有些省份连二级灰的供应都面临困难。

这一现状，无疑给混凝土的生产和应用带来了一定的挑战。

1、什么叫做粉煤灰？那么，什么叫做粉煤灰呢？对于一些行业外的人或者很少接触材料技术性问题的人有些陌生。

粉煤灰在混凝土生产中扮演着重要角色，而且它是一种环保型材料。

粉煤灰，也被称为烟灰，是一种外观呈现灰白色的粉末状物质。

它是由煤粉作为燃料的火力发电厂在燃烧过程中产生的工业废料。

当煤粉燃烧时，其中的一部分不可燃杂质和未完全燃烧的碳会被排放出来，形成了这种粉煤灰。

它自身具备三种效应，这些效应能够提升混凝土的抗渗性能，增强其后期的强度，确保混凝土体积的稳定性，并降低大体积混凝土的水化热。

在混凝土工程中，为了改善混凝土的性能，常使用粉煤灰作为混凝土掺合料，它是一种人工火山灰质材料。

在水利工程中，常用的粉煤灰级别为F类Ⅰ级和F类Ⅱ级。

粉煤灰的级别越高，其中的球形颗粒就越多，从而在混凝土中发挥更好的润滑作用。

这不仅有助于节省用水，还能提高混凝土的整体性能。

此外，由于粉煤灰独特的物理特性，它可以对混凝土中的颗粒级配进行微调，并有效填充混凝土中的孔隙，进而提高混凝土的致密性。

另一方面，粉煤灰的化学性能在某些催化剂的作用下会产生反应，起到胶凝的作用，从而进一步提升混凝土的性能。

粉煤灰在混凝土中的效应及应用摘要:粉煤灰是一种污染极大的工业废料。

本文介绍了粉煤灰的成分、分类和性能以及粉煤灰混凝土中粉煤灰对混凝土的和易性、强度和收缩等的影响，同时介绍了粉煤灰在混凝土工程中的应用。

关键词：粉煤灰；混凝土；和易性；强度；性能Abstract: Fly ash is a great deal of industrial waste pollution. This article describes the ash composition, classification and properties of fly ash and fly ash in concrete workability of concrete, such as strength and shrinkage effects, also introduced Fly Ash in Concrete Engineering Applications.Keywords: fly ash; concrete; workability; strength; performance前言粉煤灰是一种颗粒极细的能在空气中流动并能被特殊设备收集的粉状物质。

它是燃烧煤粉的锅炉排放出的一种粘土类火山灰质材料，其主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3及CaO等，约占粉煤灰总量的85％左右，共同构成CaO －Al2O3－SiO2矿物体系。

它一般呈玻璃珠状，粒径1-50μm，比表面积可达789m2/kg，为水泥的2-3倍，具有较大的吸附作用。

粉煤灰的物理性质、化学性质取决于煤的品种、煤的细度、煤的燃烧方式以及收集及运输方式等。

粉煤灰在早期一般作为电厂的废弃资源，其排放量巨大，污染性很大。

但有实验表明粉煤灰作为混凝土的掺合料可以改善混凝土的一系列性能。

粉煤灰的应用可以追溯到20世纪30年代，美国的一些学者进行了粉煤灰在混凝土中应用的研究。

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。

微珠⾼性能与超⾼性能混凝⼟的特性（1）微珠⾼性能与超⾼性能混凝⼟的特性中建四局微珠在深圳⼰得到了⼤量应⽤：例如⾦众商品混凝⼟公司，⼤量应⽤微珠配制和⽣产了C70的⾼性能混凝⼟，⽤于深圳⽂化⼴场建筑⼯程中；正強管桩⼚⽤微珠配制和⽣产了C80的⾼性能混凝⼟，⽣产和应⽤了PHC桩；京基⼤厦⽤微珠配制和⽣产了C120的超⾼性能混凝⼟等。

它是⼀种新型的具有特种性能的粉体材料。

2、微珠漿体的流动性与強度2.1微珠漿体的流动性不同品牌减⽔剂、不同掺量的微珠对⽔泥浆体流动性的影响如表-3所⽰。

表-3 微珠对⽔泥浆体流动性的影响⽔泥500475450400300250WZ02550100200250W/B0.30.30.30.30.30.3外加剂分别为：萘系粉剂0.8%；氨基（浓度为38.5%）0.8%；聚羧酸（浓度为20%）0.6%。

(1)相同⽤⽔量下净漿的流动度如表-4所⽰：表-4 相同⽤⽔量下的净浆流动度萘系粉剂NO.⽔泥+微珠外加剂0.8%W/B=0.3⽔流动度初始⼀⼩时1500+04g1501961552475+254g1502161753450+504g1502302004400+1004g1502332005300+2004g1502332026250+2504g150230214氨基⾼效减⽔剂（⾃研制）NO.⽔泥+微珠外加剂0.8%W/B=0.3⽔流动度初始⼆⼩时1500+0 3.9g147.62201802475+25 3.9g147.62502203450+50 3.9g147.62702404400+100 3.9g147.62402105300+200 3.9g147.61701106250+250 3.9g147.6140100聚羧酸⾼效减⽔剂（⼴州巴斯夫）NO.⽔泥+微珠外加剂0.6%W/B=0.3⽔流动度初始⼆⼩时1500+03g1481952102475+253g1482052203450+503g1482052104400+1003g1481851655300+2003g1481151006250+2503g1481000由表-4可见：(1)对于萘系减⽔剂，微珠掺量由5%~50%时，净浆流动度均⼤于基准漿体；微珠掺量由20%~40%时净浆流动度最⼤。

微珠在配制90MPa以上高强混凝土中的应用贵州中建建筑科研设计院有限公司作者采用微珠：深圳道特科技有限公司精细沉珠（超细微珠粉煤灰为了建设现代大型建筑、超高层建筑，在提高施工工艺的同时，对建筑材料有了更高的要求，高强高性能混凝土便是由此产生新的需求。

高强高性能混凝土被设计成具有优秀的施工能力与力学承载能力以及优秀的耐久性。

这种过程来自于诸如水泥、减水剂、骨料破碎技术的发展。

在高强高性能混凝土的研究中，我们使用了一种新的超细粉体——微珠什么是微珠是一种在大型火电站排放烟雾中收集的超细微粒。

呈球状颗粒体，粒径在1至3μm。

材料的结构材料的性能材料的用途主要化学成分与普通粉煤灰产品类似，但其活性二氧化硅成分含量较高。

微珠因为其形态以及活性二氧化硅含量高具有很好的滚珠效益和强度增益效果。

较I级粉煤灰的区别粒径需水量比活性指数I级粉煤灰10μm-45μm ≤95%≥70%微珠＜3μm≤90%约110%微珠在高强、高性能混凝土中使用实例 中建四局、清华大学等单位组建的京基课题攻关小组通过使用微珠、硅粉和常规硅酸盐52.5水泥，在深圳完成了C120超高性能混凝土的配制，并且成功将其一次性泵送至417米高度。

微珠在高强、高性能混凝土中使用实例冯乃谦教授通过使用微珠，成功研制了免蒸压预制管桩制品，并成功在深圳正强实业公司进行了投产。

在广州珠江新城东塔项目中，使用微珠生产C60、C70、C80、C80SCC高强高性能混凝土,目前该项目正在紧张有序的施工中。

微珠配制90MPa高强混凝土试验试验材料材料型号性能水泥广西平南华润P∙II42.5R28d强度55MPa矿粉韶钢嘉阳S95级28d活性指数100%粉煤灰福建大唐宁德火电站I级28d活性指数76%硅粉埃肯增密28d活性指数105%外加剂博众高性能聚羧酸23%浓度，减水率30%砂西江河砂细度模数2.7‐2.9碎石花岗岩碎石5‐10，10‐25mm微珠——需水率比89%28d活性指数117%微珠配制90MPa高强混凝土试验实验室试验步骤•称量物料，用同配比砂浆对搅拌机润洗•粉料、细骨料干拌20s后倒入水和外加剂混合溶液，搅拌120s，倒入粗骨料搅拌60s。