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粉煤灰混凝土性能以及配合比有关问题的探讨

论文导读：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。据有关文献，当配制大体积混凝土时,粉煤灰混凝土配合比设计采用超量取代法。

关键词：粉煤灰，混凝土，性能，配合比

　　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。粉煤灰的形态效应和微集料效应，共同对新鲜混凝土的和易性、泌水性产生一定影响 ,在硬化混凝土中,玻璃微珠在混凝土中起到骨架的作用 ,同时因其表面的水化凝胶与其紧密结合,强度远远超过凝胶与普通骨料,即微集料效应。

　　2.粉煤灰掺量对混凝土徐变的影响及机理分析

　　据文献资料，粉煤灰的掺加明显抑制高性能混凝土的徐变。在水胶比不同的情况下 ,粉煤灰的对混凝土徐变的抑制程度与影响规律也明显不同。论文格式。总的来讲，水胶比为0.3左右时,大体上趋势是随着粉煤灰掺量越大,其抑制混凝土徐变的能力越强。试验表明,粉煤灰掺量为35%时是最佳掺量,但是因旧规范所限,导致最终掺量一直限为30%。考虑粉煤灰的最大掺量问题,应当在考虑粉煤灰的形态效应的同时,考虑其火山灰活性效应。粉煤灰的最大掺量及最佳掺量的确定依据,应当由混凝土所要求的性能及环境、使用年限所决定。

　　粉煤灰掺量和水胶比影响混凝土徐变的机理为:粉煤灰颗粒的弹性模量较高 ,因此可通过发挥微集料效应抑制混凝土的徐变,但微集料效应的发挥程度与粉煤灰和基体界面结合情况有密切关系。水胶比越小,界面结合情况越好,粉煤灰抑制混凝土徐变的能力越强;水胶比较大时,粉煤灰与基体界面结合情况变差。粉煤灰掺量较高时此种效应更加明显。

　　3.粉煤灰掺量对混凝土的宏观作用

　　3.1增强混凝土的耐久性

　　粉煤灰的应用,提高了混凝土的密实性,减少了骨料与胶合材料间的收缩变形,同时粉煤灰的掺入减少了水泥用量,从而减少水泥水化过程中的硬化收缩,这对混凝土的抗裂性非常有利。粉煤灰二次水化的产物填充了混凝土的毛细孔,减少了混凝土中的游离水的数量,阻断了泌水路线。这就大大减小了因泌水和水分蒸发引起的失水收缩。粉煤灰的掺入改善了混凝土中砂子级配,填充混凝土的部分空隙,提高混凝土的密实度,从而增强了混凝土的抗渗性,最终使得混凝土的耐久性得到提高。

　　3.2提高混凝土的强度

　　粉煤灰的活性是在碱性环境下产生的,它的水化速度比水泥慢,而粉煤灰和水泥水化后产生的氢氧化钙反应形成硅酸钙凝胶,改善了水泥石和粗骨料间的界面结构,消耗了强度和稳定性都较差的氢氧化钙,提高了混凝土的强度。再者，粉煤灰水化速度较慢,使得水泥的水化更充分。粉煤灰水化产生水,促进水泥继续水化,从而进一步提高了混凝土的强度。为解决粉煤灰混凝土早期强度低的问题,可以同时加入粉煤灰和活性较强的的磨细矿渣粉,两者在混凝土强度发展上可互补，能适当提高粉煤灰混凝土早期强度低。

　　3.3改善混凝土的流动性

　　粉煤灰俗称飞灰,即燃煤电厂烟囱中灰尘,经过高温燃烧后极速冷却的过程中形成表面光滑的球状玻璃体,具有很大的活性。主要化学成分氧化铝、氧化硅,在碱性环境下极易生成凝胶,水泥水化过程产生的氢氧化钙提供了少细骨料对运输管壁的摩擦。粉煤灰对水泥颗粒起到物理分散作用,使它们分布的更均匀,阻止了水泥颗粒的粘聚。微观环境以球状玻璃体状体现出来的粉煤灰填充了骨料的空隙并包裹它们形成润滑层，故而改善了混凝土的流动性粉煤灰可以明显减少塌落度损失,满足混凝土运输浇筑的要求。论文格式。

　　4. 现行粉煤灰混凝土配合比设计的修正

　　据有关文献，当配制大体积混凝土时,粉煤灰混凝土配合比设计采用超量取代法；当改善混凝土的和易性时,可采用外加法。论文格式。此类方法在实际工作中简单易行,却不能正确反映混凝土中粉煤灰掺量的内在规律。超量取代法的实质,是将粉煤灰看作一种胶凝材料,而外加法的实质,则是将粉煤灰当作细骨料使用。粉煤灰在混凝土中,综合发挥着三种效应,故粉煤灰绝不等同于水泥,也绝不相当于细骨料,所以目前这种配合比设计的思想存在明显缺陷。

　　进行配合比设计时,可按照传统配合比设计得出一个符合规范要求的基准混凝土配合比,然后选取一个取代系数,重新计算水泥和细骨料的体积,通过试拌、调整得出最终配合比。

　　　　总之，粉煤灰混凝土的应用潜力巨大，要从理论根本上解决粉煤灰混凝土的应用和理论配合比问题，必须对其进行系统的理论探索、试验分析、经验积累、探索改进，进而寻找适合我国实际施工情况的粉煤灰混凝土的简单快速的配合比方法。

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