粉煤灰对混凝土性能的影响探讨

２０１０年５月　第３２卷第３期　地下水　Ｇｒｏｕｎｄ　ｗａｔｅｒ　Ｍａｙ．，２０１０　Ｖｏ１．３２　Ｎ０．３　

粉煤灰对混凝土性能影响的试验研究　

温以华　

（山东省聊城市水利工程总公司，山东聊城２５２０００）　

［摘　要］　优质粉煤灰具有颗粒细，含有大量硅、铝活性成分，具有较好的“活性效应”、“界面效应”、“微粒效　

应”及“减水效应”等多种综合效应。优质粉煤灰掺入混凝土中，能够改善混凝土拌和物的和易性。主要研究了单掺　粉煤强度的影响，结果表明：混凝土中掺入优质粉煤灰能显著提高拌合物的和易性、可泵性等性能。　

［关键词］　混凝土；粉煤灰；和易性；坍落度；抗压强度；灰及粉煤灰和外加剂复合使用时，对混凝土拌和物的减　

水率、坍落度、坍落度损失、抗压　

［中图分类号］ＴＵ５２８．２　［文献标识码］　Ｂ　［文章编号］　１００４—１１８４（２０ｌ０）０３—０ｌ７３—０２　

１　概述　

我国的粉煤灰产量大，环境污染严重，开发以粉煤灰为　主的混凝土掺合料应大力提倡；但长期以来，人们普遍认为，　

在混凝土中掺入粉煤灰，会导致混凝土强度明显降低，以至　

于人们总是以消极的态度对待粉煤灰在混凝土中的应用，认　

为在混凝土中是以降低强度为代价而利用了粉煤灰，对粉煤　灰利用持谨慎态度。但近年来的实践证明，粉煤灰是一种理　

想的混凝土微粉填充材料，优质粉煤灰具有颗粒细，含有大　

量硅、铝活性成分，具有较好的“活性效应”、“界面效应”、　“微粒效应”及“减水效应”等多种综合效应。掺人混凝土中　

在保持有关力学性能的前提下，能大量代替水泥，提高混凝　

土的可泵性及混凝土的体积稳定性等。　

２原材料性能　

２．１　水泥　试验研究主要采用了山水普通硅酸盐水泥，见表１。　

２．２砂　

砂采用泰安中砂，质量指标均符合ＪＧＪ５２—９２要求。　

２．３碎石　采用济南产石灰岩碎石，粒径５～２５ｍｍ连续级配，各项　

质量指标均符合ＪＧＪ一５３—９２要求。　

２．４外加剂　采用聊城龙大建材公司生产的ＬＪＢ泵送剂、ＬＪＰ膨胀剂，　

粉煤灰具有三大效应：

（1）表面效应：粉煤灰表面可吸附浆体中的某些离子，有利于粉煤灰固化混凝土中的某些有害离子以及作为晶核形成水化产物。

（2）填充效应：粉煤灰与水泥颗粒粒径的差异可以填充水泥和骨料孔隙中，减小混凝土的孔隙率，增加混凝土密实性；

（3）火山灰活性效应：粉煤灰中的活性SiO2与水泥水化产物CH发生二次反应，生成C-S-H凝胶填充骨料—水泥浆体界面层孔隙，改善混凝土界面结构，提高强度和耐久性。

劣质粉煤灰的主要特点是：

玻璃珠体少，需水量大，使用后易造成混凝土泌水或滞后泌水，降低混凝土的工作性能，易导致混凝土28d强度不足，后期强度增长低，造成混凝土工程质量不合格。

优质粉煤灰对混凝土的性能影响

（1）工作性能

粉煤灰可以改善胶凝材料体系的颗粒级配，降低空隙率，释放水泥颗粒间的“填充水”，改善混凝土工作性。

粉煤灰中含有大量球形玻璃体，起到“滚珠、轴承”润滑效应，减少颗粒间的摩擦力，改善混凝土的工作性。

粉煤灰活性大大低于水泥活性，可以降低混凝土坍落度损失。优质粉煤灰对外加剂的吸附低于水泥，使用优质粉煤灰相当于增加外加剂用量，混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。

粉煤灰的密度小于水泥，等量取代水泥后，混凝土中的浆体量增加，改善混凝土的粘聚性，提高抗离析能力，减水泌水，改善混凝土工作性能，使混凝土具有更好的流动性、密实性、匀质性，便于混凝土的施工。

（2）力学性能

粉煤灰自身不能进行水化反应，只能与水泥水化产物进行二次水化，因此，用粉煤灰等量替代水泥后，早期强度将会降低，随着二次水化的进行，中后期会达到甚至超过不掺粉煤灰的混凝土。随着粉煤灰替代水泥量的增加，早期强度逐渐降低，但掺加粉煤灰的混凝土后期强度增长较快，而且在一定范围内(<50%)随粉煤灰掺量增加而增大。（3）耐久性能

以粉煤灰代替部分水泥，降低水灰比或在保持水灰比不变前提下提高粉煤灰用量，可以提高混凝土的抗渗性能。

粉煤灰混凝土的早期碳化深度值增大较快，碳化深度的后期增长相对较慢。随粉煤灰掺量增加，碳化速度增加，混凝土内部碱度降低，会诱发钢筋锈蚀。因此应控制粉煤灰的掺量，设计合理的混凝土配合比。

第30卷第5期2009年10月华　北　水　利　水　电　学　院　学　报

JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerVol130No15

Oct.2009

收稿日期55作者简介胡小峰(—),男,河南西峡人,助理工程师,主要从事工程管理与施工方面的研究文章编号:1002-5634(2009)04-0053-03

粉煤灰对高强混凝土性能的影响

胡小锋1,方晓瑞1,胡春环2

(1.黄河建工集团有限公司,河南郑州450045;2.河南黄河工程有限公司,河南郑州450003)

摘　要:在泵送混凝土中掺入适量的粉煤灰,特别是与减水剂复合使用时,不仅经济效益显著,而且能改善混

凝土的性能.研究了粉煤灰高强混凝土中粉煤灰的细度、掺量对混凝土流动性、可泵性及强度的影响,最后给

出了煤灰在高强混凝土中的最优掺量,可为工程应用借鉴.

关键词:高强粉煤灰混凝土;可泵性;28d强度;掺量中图分类号:TU528.2 文献标识码:A

高强混凝土在不同的历史发展阶段含义不同,

目前,我国从设计施工技术实际出发,将强度在

45MPa以上的混凝土称为高强混凝土[1].

应用粉煤灰配制高强混凝土,有利于保护环境、

降低建筑能耗和工程成本,还可改善混凝土性能、提

高工程质量和混凝土强度[2].试验研究证明:优质

粉煤灰同减水剂一样也具有一定的减水作用;优质

粉煤灰中的球状玻璃体能显著改善混凝土拌合物的

和易性及可泵性.

粉煤灰高强混凝土研究的主要课题是粉煤灰质

量、数量对混凝土流动性、可泵性及强度的影响.

1　粉煤灰对高强混凝土可泵性的影响

可泵性良好的混凝土必须满足压送阻力减少和

防止离析2个条件,即可以用坍落度与压力泌水总

量2个指标表达,前者反应混凝土拌合物的流动性,

后者主要反应混凝土拌合物的稳定性和保水性.

1.1　对坍落度的影响

常规高强混凝土水灰比很小,处于不饱和状态,

流动阻力增大[3],因此,提高其可泵性的关键是降

1、粉煤灰对混凝土和易性的影响

在优质（如I级）粉煤灰中大量的微型颗粒对混凝土中较大颗粒骨料之间的啮合产生润滑作用，减少用水量，一般优质灰可减少用水量5％～8％：另一方面由于粉煤灰的密度较低（只相当水泥密度的2/3）在用等量取代水泥时，掺加粉煤灰后混凝土体积中胶凝材料增加，从而增大了混凝土的塑性。由于优质粉煤灰具有减水作用，使用水量降低，同时，粉煤灰中微型颗粒填充混凝土的内部孔隙，从而改善混凝土内部结构，进而使混凝土内部的原先相互连通的孔隙被其阻隔，内部自由水不易流动，泌水性能得到改善，而富有粘聚性，提高混凝土搅拌过程中的各项性能，这种性能的提高尤其适用于混凝土用于泵送运输方式。混凝土泵送运输情况下，掺入一定比例的粉煤灰，可以有效提高混凝土的可输送性，节省混凝土中的水泥用量，并一定程度上对泵送机械起到保护作用。

2、粉煤灰对混凝土含气量的影响

混凝土工程中掺入粉煤灰会导致混凝土中含碳量增加，进而引起混凝土搅拌过程中含气量的降低，比如在碾压混凝土中由于粉煤灰掺量较多，往往使要达到一定要求含气量，必须掺加比普通混凝土多数倍的引气剂用量。由于粉煤灰有一定的缓凝作用，混凝土掺加粉煤灰后，会增长混凝土的凝结时间，粉煤灰掺量越大，混凝土凝结时间越长。

3、粉煤灰对混凝土强度的影响 粉煤灰火山灰效应和减水效果是粉煤灰影响混凝土强度的两个决定性因素。粉煤灰品质越好，其减水效果越明显，在某些一定的和易性和胶材用量条件下，减水意味着减小水胶比，有利于提高强度。由于水泥的胶凝性比粉煤灰的胶凝性高，所以粉煤灰需要在催化剂的作用下产生二次水化反应。因此，混凝土在掺入粉煤灰后会出现早期混凝土强度提升缓慢，后期提升快的特点。掺加粉煤灰混凝土的3，7d强度低于不掺的混凝土，但是到了90d，粉煤灰的水化反应加快，可能接近或达到不掺粉煤灰的混凝土。随着龄期延长，粉煤灰的活性发挥更快些，到180d就有可能超过不掺粉煤灰的混凝土。水工混凝土工程中，利用掺入粉煤灰后混凝土后期强度提升快的特点，可以有效提高和改善混凝土的各项性能。混凝土抗拉强度受粉煤灰的影响与受抗压强度相似。