粉煤灰掺量对长龄期混凝土后期强度的影响

粉煤灰对混凝土性能的影响摘要：利用粉煤灰配制混凝土是粉煤灰综合利用的主要途径之一。

粉煤灰混凝土由于性能优于普通混凝土而被广泛应用。

本文主要介绍了粉煤灰对混凝土性能的影响。

关键词：粉煤灰；混凝土；强度；耐久性Abstract: The use of fly ash concrete is one of the main ways to utilize the fly ash. Fly ash concrete is widely used for better performance than ordinary concrete. This paper introduces the fly ash on properties of concrete.Key words: fly ash; concrete; strength; durability中图分类号：TU522.3+5 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）1前言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、粉煤灰地面砖、粉煤灰免烧砖、粉煤灰筑路、粉煤灰充填等[1,2]。

混凝土中掺入粉煤灰不仅改善混凝土性能，提高工程质量，节省水泥，降低混凝土成本，而且保护环境，节约能源和资源。

由此可见，配置粉煤灰混凝土是粉煤灰综合利用的主要途径之一。

2粉煤灰的作用粉煤灰是燃烧煤粉的锅炉排放出的一种粘土类火山灰质材料。

目前我国电厂排放的粉煤灰以低钙灰为主，其主要成分为氧化硅、氧化铝及氧化铁，其含量约占粉煤灰的85%左右，氧化钙含量普遍较低，氧化镁及氧化硫的含量也较低。

粉煤灰作为一种活性掺合料，具有一定的火山灰活性，能与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应。

粉煤灰替代部分水泥用于混凝土中，能改善混凝土的和易性和耐久性，表现出粉煤灰的活性效应、形态效应、微集料效应和界面效应[3-6]。

粉煤灰和矿粉对混凝土性能和强度的影响研究粉煤灰和矿粉是混凝土中主要的掺合料，拌和混凝土时掺加一定量的活性矿物掺合料可以改善混凝土性能。

将粉煤灰、矿粉在C35混凝土中单掺或双掺，并分别设置若干组不同掺量的粉煤灰、矿粉的混凝土试验。

通过观察混凝土和易性及不同龄期的混凝土强度变化，比较了粉煤灰、矿粉单掺时混凝土各项性能的差异。

通过复合掺入粉煤灰和矿粉，调节两者之间的掺加比例，充分发挥两者之间的综合功能。

标签：混凝土；粉煤灰；矿粉；和易性；强度0 引言随着混凝土技术的不断发展，矿物掺合料作为混凝土基本材料组分已经越来越普遍。

矿粉和粉煤灰均为火山灰质活性掺合料，且均为工业废渣收集加工而成，成本低于水泥。

它们中含有较多的活性SiO2、活性Al2O3，能与Ca（OH）2在常温下起化学反应生成稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙。

这些成分有助于混合料的硬化，增加强度。

此外，粉煤灰和矿粉中存在大量球形玻璃状颗粒，这些颗粒是拌和物和易性得以改善的主要原因。

同时粉煤灰、矿粉的粒度比水泥颗粒的小，能够填充于水泥颗粒的空隙，构成最密堆积，有利于强度的发展[1]。

在混凝土中掺入一定量的活性矿物掺合料取代部分水泥，充分利用粉煤灰的“三大效应”和矿粉良好的填充效应及活性。

可起到节约成本、改善环境、改善混凝土工作性能、提高抗压强度和耐久性能。

1 原材料1.1 水泥采用临沂沂东中联水泥有限公司生产的P.O42.5级水泥，标准稠度用水量为28%，28d抗压强度为47.8MPa。

1.2 粉煤灰采用华能日照电厂的F类Ⅰ级粉煤灰，45μm方孔筛筛余为8.5%，需水量比为95%，表观密度为2.15g/cm3。

1.3 矿粉采用日照普泰矿粉有限公司生产的S95级矿粉，比表面积为450m2/kg，28d 活性指数为98%。

1.4 砂和碎石采用沂河河砂，细度模数为2.4的Ⅱ区中砂，含泥量为1.9%，泥块含量为0.5%；采用5-31.5mm连续级配碎石，含泥量为0.5%，泥块含量为0.4%，压碎值指标5.4%，针片状颗粒含量为5.0%。

浅述粉煤灰对混凝土性能的影响随着我国建筑科学技术的发展及近年来混凝土的高强化和高性能化，矿物细掺料已成为制备高性能混凝土必不可少的组分之一，其中，粉煤灰是一种具一定物理性质和经济效益的材料。

而我国目前煤灰的年排放量为3亿吨，因此积极推动粉煤灰的综合利用，可获得巨大的社会效益和经济效益.1.粉煤灰的三大效应及其对混凝土性能的影响根据文献资料，粉煤灰在混凝土中发挥作用主要依靠三大效应：即形态效应，活性效应，微集料效应。

此三项效应主导着粉煤灰对混凝土性能的影响，此三项效应主导着粉煤灰对混凝土性能的影响，其他作用大多源于这三项效应。

形态效应是指粉煤灰的颗粒形状、细度、级配等物理特性的综合作用，在新鲜混凝土的和易性、需水量、含气量等性能方面有显著的影响。

一般情况下，级配合理，颗粒形态良好的粉煤灰，会降低混凝土集料的空隙率，同时由于其细微颗粒在混凝土中起一定的润滑作用。

相反，颗粒形态不良的粉煤灰，通常含有杂质煤并且结构疏松，其颗粒形态不良，表面粗糙，致使混凝土单方用水量的增大。

形态效应较差的粉煤灰在早期混凝土的硬化过程中使水化反应迟缓，故而骨料周围的间隙不能够充分填实。

活性效应是指粉煤灰的火山灰效应。

据资料表明，粉煤灰中有些成份具有胶凝作用。

粉煤灰的活性效应，主要影响到混凝土的强度，尤其是长龄期的强度。

因此，混凝土的设计龄期应采用较长龄期。

粉煤灰混凝土的强度主要是要求28天龄期与基准混凝土等强度。

试验表明，与基准混凝土等强度的28天龄期的粉煤灰混凝土的其他性能，基本上与同龄期的基准混凝土接近。

基于上述的活性效应的试验表明，这种28天龄期等强度的粉煤灰混凝土处于非成熟期，其后期强度潜力巨大。

粉煤灰混凝土90～180天龄期的后期强度可提高25%～30%；180天～360天龄期的强度可能增长55%～70%。

若按后期强度设计，采用添加粉煤灰的混凝土可节约20～50kg/m3水泥用量。

微集料效应是指粉煤灰玻璃微珠分散于混凝土中，起微细骨料的作用，对新鲜混凝土与硬化混凝土均产生影响。

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、T ｉ、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.②反应消耗了层状结构的Ｃａ(ＯH）２生成了致密结构的水化硅酸钙和水化铝酸钙,粒径细化有利于提高混凝土的强度。

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。

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。

浅析粉煤灰对混凝土强度的影响摘要：混凝土中适量掺加粉煤灰是粉煤灰综合利用的主要途径之一。

本文主要介绍粉煤灰的主要性质以及粉煤灰对混凝土早期、中期、后期强度的影响。

关键词：粉煤灰;混凝土强度abstract: the concrete amount of fly ash is one of the main ways of comprehensive utilization of fly ash. this paper mainly introduces the main properties of fly ash and fly ash on the early, middle, late strength of concrete.key words: fly ash; concrete strength中图分类号：tu528.1 文献标识码： a文章编号：随着我国电力事业的发展，粉煤灰的排放量也在逐年增加，粉煤灰的开发利用对环境、社会都具有深远的意义；配制粉煤灰混凝土是粉煤灰综合利用的主要途径之一，目前粉煤灰混凝土在工程中的应用逐步广泛，但现有文献资料显示，这些应用的粉煤灰混凝土不能合理地根据早期强度推算混凝土强度等级，从而不能判定混凝土质量，这是目前粉煤灰混凝土应用亟待解决的问题。

一、粉煤灰的性质从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。

粉煤灰按照国家标准分为一级、二级、三级，其分级的主要指标为粉煤灰,烧失量大小、,粒径大小,需水灰比大小，以及化学成分高低和,活性指数等。

物理性质：粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等，这些性质是化学成分及矿物组成的宏观反映。

由于粉煤灰的组成波动范围很大，这就决定了其物理性质的差异也很大。

化学性质：粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。

不同掺量粉煤灰对混凝土强度的影响摘要：在砼的生产中，粉煤灰的应用广泛和普遍，掺入粉煤灰以提高砼性能和强度及降低施工成本，具有较强的技术及经济意义。

但就具体的混凝土项目而言，粉煤灰按多大的量掺入砼中成为需妥善解决的难题。

本文对粉煤灰影响砼强度的因素进行了分析，并结合工程实际，进行不同粉煤类掺量的配合比试验，研究分析粉煤灰对普通砼力学强度的影响，以最终达到优化配合比设计的目的。

关键词：砼掺入量粉煤灰强度影响粉煤灰是火力发电厂煤燃烧后烟气中收捕下来的细灰，我国电力主是由煤炭产生的，2009年中国粉煤灰产量达到了3.75亿吨，粉煤灰排放已经成为中国工业固体废物的最大单一污染源，造成了严重的环境污染并占用了大量的土地，同时也对公众健康造成损害。

但粉煤灰在潮湿环境下具有凝硬性，可将其作为砼的外添剂，在砼中掺加粉煤灰可节约大量的水泥和细骨料；减少用水量；改善了砼拌和物的和易性；增强可泵性；减少徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高砼抗渗能力；增加砼的修饰性。

可见将粉煤灰作为砼的外添剂，不但能够提高砼性能，满足强度要求，降低施工成本，且能够减少占地及环境污染，具有较好的技术及社会意义，应用前景广阔。

本文以广西防城港市钢铁基地物料运输道路防城冲仑至城南段a、b、c、d标的路面c35砼为例，研究分析了不同掺量的粉煤灰对砼强度的影响。

1 粉煤灰影响砼强度的因素分析水泥在水化过程中，产生大量的游离氢氧化钙（ca(oh)2），氢氧化钙不仅强度很低，且稳定性较差。

它们结晶成粗大的颗粒并主要在水泥石与集料的界面处富集，极大地削弱了水泥石与集料的粘结作用，降低了砼的抗压强度。

粉煤灰具有一定的活性效应，其含有大量的玻璃态sio2、al2o3和fe2o3，粉煤灰中的活性sio2、al2o3和fe2o3能与砼中的氢氧化钙发生二次反应，生成强度及稳定性好的具有胶凝性质的水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而提高了砼的强度，故粉煤灰中的玻璃态sio2、al2o3和fe2o3的含量越高，其混合料的强度也就越高。

粉煤灰对混凝土性能的影响粉煤灰是从燃煤粉电厂的锅炉烟气中收集到的细粉末，是一种具有潜在活性的火山灰掺和料，含有大量玻璃体，这种玻璃体主要由具有化学活性的SiO2和Al2O3组成。

从外观看，其颗粒呈球型，表面光滑。

粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万t。

随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。

大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。

因此，粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。

一、粉煤灰的性质1.1 物理性质粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等，这些性质是化学成分及矿物组成的宏观反映。

由于粉煤灰的组成波动范围很大，这就决定了其物理性质的差异也很大。

粉煤灰的基本物理性质见表。

粉煤灰的基本物理特性项目范围均值密度/（g/cm3）1.9～2.9 2.1堆积密度/（g/cm3）0.531～1.261 0.780比表面积（cm2/g）氧吸附法800～19500 3400透气法1180～6530 3300原灰标准稠度/% 27.3～66.7 48.0需水量/% 89～130 10628d抗压强度比/% 37～85 66粉煤灰的物理性质中，细度和粒度是比较重要的项目。

它直接影响着粉煤灰的其他性质，粉煤灰越细，细粉占的比重越大，其活性也越大。

粉煤灰的细度影响早期水化反应，而化学成分影响后期的反应。

1.2 化学性质粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料二、粉煤灰使用的优点在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。

不同粉煤灰掺量对混凝土强度及碳化深度的影响摘要：本文在水灰比一致的条件下，在胶凝材料中分别掺入0%、10%、20%、30%、40%的二级粉煤灰进行试验，在标准养护室养护28天后做抗压强度并留一组试件烘干放入碳化养护箱养护28天后测其碳化深度。

关键词：混凝土；不同粉煤灰掺量；强度；碳化深度1 概述粉煤灰是煤炭燃烧并经过处理得到的一种粉质资源。

混凝土中掺粉煤灰不但能减少电厂对环境的破坏，同时对于降低混凝土成本，降低混凝土水化热的产生，提高混凝土的耐久性有一定的帮助，对资源环境以及混凝土产品本身都有一定的好处。

随着人民对混凝土耐久性越来越关心，外掺料对混凝土耐久性的影响也越发引人关注，本文通过试验对混凝土中掺不同用量的粉煤灰来验证不同掺量的粉煤灰对混凝土性能及抗碳化能力的影响。

混凝土碳化是因为空气中大二氧化碳与混凝土中的化学成分产生反应，使混凝土在水化过程中产生的水化硅酸钙与氢氧化钙被消耗掉，造成混凝土内部环境发生酸化等过程[1]。

混凝土碳化在很大程度上会造成混凝土中的钢筋锈蚀，对建筑物耐久性产生极大危害[2]，当前，我们生活环境的大气中CO2浓度约为0.035%，预测到2090年达到0.1%，因此，混凝土碳化是一个不可忽视的问题[3]。

本文通过在人工干扰条件下提高试验环境二氧化碳浓度的方法探究粉煤灰掺量对混凝土强度及碳化的影响，为提高公司混凝土耐久性质量提供参考。

2 原材料及混凝土配制2.1 试验原材料1) 水泥：本次试验所用水泥为天山P·Ⅱ42.5R型水泥，其各项性能指标见表1表1 水泥的各项性能指标初凝/min终凝/min标稠用水量/g28天抗压强度/Mpa安定性150********.6合格2) 煤灰：本次试验用的为Ⅱ级粉煤灰灰，其各项性能见表2表2 粉煤灰的各项性能指标45μm筛余/%烧失量/%需水量比/%活性指数/%密度/(kg/m3)28.80.210471合格3) 粒化高炉矿渣粉：本次试验所用S95级粒化高炉矿渣粉，其各项性能见表3表3 矿渣粉的各项性能指标比表面积烧失量/%三氧化硫/%活性指数/%等级4680.1 2.2106S954) 细掺合料：细掺合料采用人工砂与天然砂各掺50%的用量，其各项性能见表4表4砂的颗粒级配、细度模数砂类型筛孔直径5.02.51.25.630.315.16盘底细度模量河砂筛余量835639917467542.3累计筛余1.68.621.241.075.889.2100机制砂筛余量4124104917825743.0累计筛余.825.646.464.680.285.21005) 粗骨料：其各项性能见表5表5石灰岩的颗粒级配、细度模数颗粒级配（mm）压碎指标/%针片状/%吸水率/%表观密度紧密堆积密度5~25 6.8 2.90.66264015706) 减水剂：高性能具有低水胶比、强度高等特点，且要求坍落度较大，坍落度损失较小等，等过试验确定使用红墙公司的csp-9型号高效减水剂,含固量为10%。