摘 要 用粉煤灰配制的高性能混凝土，其抗?jié)B抗凍、抑制堿-集料反應(yīng)效果顯著，體積穩(wěn)定性和耐久性良好。任何強(qiáng)度等級的混凝土按高耐久性進(jìn)行設(shè)計，都可以做成高性能混凝土，因而被廣泛應(yīng)用于普通建筑工程中。

關(guān)鍵詞 粉煤灰 高性能混凝土 工藝 應(yīng)用

在現(xiàn)代混凝土工程中，粉煤灰已經(jīng)為高性能混凝土的一個重要組分。究其原因，主要是因為粉煤灰含有大量活性成分。實例證明，將優(yōu)質(zhì)粉煤灰應(yīng)用于高性能混凝土中，不但能部分代替水泥，而且能提高混凝土的力學(xué)性能。在此有必要向大家說明一下何謂高性能混凝土。所謂高性能混凝土，不僅是混凝土技術(shù)進(jìn)入高科技時代的產(chǎn)物，更是近年發(fā)展起來的一種新材料。高性能混凝土的優(yōu)點很多：具有高工作性、高強(qiáng)度和高耐久性的特點。通常，高性能混凝土需要使用礦物摻和料和化學(xué)外加劑，粉煤灰便是其中一種。粉煤灰是工業(yè)廢料，不僅量大，而且價格低廉，不需（或稍進(jìn)行）加工即可滿足配制高性能混凝土的要求。

粉煤灰作為燃煤電廠的副產(chǎn)品，量大且來源穩(wěn)定，如果利用不好，不僅占地、占水域，而且污染環(huán)境。對于工程中添加粉煤灰作為混凝土的成分，不但節(jié)約成本，提高混凝土的強(qiáng)度，明顯改善混凝土的工作性、力學(xué)性能和耐久性，且具有顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會效益。

一、高性能混凝土與普通混凝土的區(qū)別

兩者之間的區(qū)別主要在原材料的選用和配合比的設(shè)計上，另外，對混凝土的配制要求也更嚴(yán)格。粉煤灰高性能混凝土的配制，不僅需注意原材料的選用和配合比設(shè)計，更要注重制備工藝。

1.原材料的選用。主要是指水泥、沙子、石子、粉煤灰及減水劑的選用。（1）對水泥的要求。水泥采用優(yōu)質(zhì)水泥，標(biāo)號不低于42.5Mpa的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。（2）對沙子的要求。沙子宜選用天然河沙，細(xì)度模數(shù)2.6～3.0，含泥量不大于2%。（3）對石子的要求。石子選用質(zhì)地堅硬、級配良好、吸水率低的碎石，且要求Dmax≤20mm，針片狀顆粒含量不超過3%～5%，含泥量低于1%、壓碎指標(biāo)小于10%。（4）對粉煤灰的要求。粉煤灰配制高性能混凝土通常選用一級粉煤灰，摻量一般為水泥量的15%～30%。（5）對減水劑的要求。減水劑一般選用減水率20%左右的高效減水劑，摻量為膠結(jié)材總量的1.0%～1.5%。選用減水劑時，應(yīng)考慮減水劑與水泥、粉煤灰的適應(yīng)性。

2.配合比設(shè)計。業(yè)內(nèi)人士很清楚，如今人們提出了多種高性能混凝土配合比設(shè)計方法。一位美國學(xué)者則提出了一種半經(jīng)驗半實驗性的方法，其要點是：設(shè)定膠結(jié)漿體與骨料的體積比為35：65；根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級確定用水量；水泥與粉煤灰的體積比為75：25；高效減水劑的摻量可取1%；混凝土粗細(xì)骨料體積比對強(qiáng)度等級A可取3：2，并隨強(qiáng)度等級提高而增加。這樣選定初步試配的配合比，再通過試驗不斷調(diào)整，求得最終的配合比。

3.制備工藝，應(yīng)注意計量、攪拌、養(yǎng)護(hù)等方面的事項。（1）計量。原材料的計量精度，不應(yīng)超過如下規(guī)定：水泥、粉煤灰±2%；粗細(xì)骨料±3%；水、外加劑±1%。（2）攪拌。粉煤灰高性能混凝土的組分多，水膠比低，黏度大，應(yīng)采用減水劑后摻法。（3）養(yǎng)護(hù)。高性能混凝土的用水量少，水化反應(yīng)迅速，所以粉煤灰高性能混凝土應(yīng)在澆筑后12h內(nèi)覆蓋并澆水養(yǎng)護(hù)，且要求養(yǎng)護(hù)時間不應(yīng)少于14d。

二、粉煤灰高強(qiáng)混凝土的物理力學(xué)性能

主要表現(xiàn)在強(qiáng)度、和易性、徐變、耐久性、水化熱、抗?jié)B性及對鋼筋銹蝕和堿-骨料反應(yīng)的影響等方面。當(dāng)然，粉煤灰高強(qiáng)混凝土的抗凍性也不容忽視。

首先是強(qiáng)度。在物理作用方面，粉煤灰的摻入可分散水泥顆粒，使水泥水化更充分，提高了水泥漿的密實度，降低混凝土的泌水，有利于混凝土中骨料一水泥漿界面強(qiáng)度的提高；在化學(xué)火山灰作用方面，粉煤灰顆粒與Ca（OH）2反應(yīng)生成水化硅酸鈣膠體，有利于混凝土強(qiáng)度的提高。

其次是和易性。粉煤灰對混凝土和易性的改善作用包括：（1）優(yōu)質(zhì)粉煤灰中含有70%以上的球狀玻璃體，其表面光滑無棱角，性能穩(wěn)定，在混凝土泵送、振搗過程中起類似潤滑的作用；（2）新拌混凝土中水泥顆粒易聚集成團(tuán)，粉煤灰的摻入可有效分散水泥顆粒，釋放更多的漿體來潤滑骨料，有利于混凝土工作性能的提高；（3）摻入粉煤灰可以補(bǔ)償細(xì)骨料中細(xì)屑的不足，中斷砂漿基體中泌水渠道的連續(xù)性，同時品質(zhì)良好的粉煤灰在同樣稠度下能減少砼的拌和用水量，使混凝土中的水灰比降低到更低水平，減少泌水和離析現(xiàn)象。

再次是徐變。28天齡期以前，混凝土強(qiáng)度較低，其相應(yīng)齡期的徐變應(yīng)變也較普通砼的大，然而與普通砼等強(qiáng)度的粉煤灰砼在此后所有齡期的徐變均小于普通混凝土。

四是耐久性。由于粉煤灰減少了混凝土的孔隙，使混凝土的抗?jié)B性明顯提高，改善了混凝土的抗化學(xué)腐蝕的能力，還能有效地減小堿-骨料反應(yīng)引起的混凝土膨脹，極大地提高了混凝土的耐久性。

五是水化熱。用粉煤灰代替部分水泥能有效降低水化熱，降低混凝土的絕熱升溫。

六是抗?jié)B性。粉煤灰的3種效應(yīng)均能提高混凝土的抗?jié)B性：形態(tài)效應(yīng)。粉煤灰混凝土的鋁硅酸鹽玻璃微珠，可填充水泥漿體，提高混凝土抗?jié)B性；活性效應(yīng)。粉煤灰中SiO2、Al2O3與水泥的水化物反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，降低了混凝土的孔隙率，提高了混凝土的抗?jié)B性；微集料反應(yīng)。粉煤灰中微細(xì)顆粒分布于水泥顆粒之間，有利于混合物的水化反應(yīng)，增加了混凝土的密實性，提高混凝土的抗?jié)B性。

七是對鋼筋銹蝕的影響。影響粉煤灰混凝土護(hù)筋性的主要因素為混凝土的堿度和孔結(jié)構(gòu)?；炷林械匿摻钅軌蚍冷P是由于混凝土的堿性在金屬表面形成一個細(xì)微的氧化膜。最新研究表明，摻入粉煤灰能降低混凝土的孔隙率，并使混凝土孔結(jié)構(gòu)得到細(xì)化，加大了Cl-的擴(kuò)散難度，取得了良好的防腐效果。

八是對堿-骨料反應(yīng)的影響。堿-骨料反應(yīng)是指骨料中的活性氧化硅和水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)，生成吸水產(chǎn)物，體積增大，導(dǎo)致混凝土的膨脹和開裂?；炷翂A-骨料反應(yīng)的發(fā)生條件除骨料具有堿活性外，還需混凝土中具有高堿性，還要有水。粉煤灰取代部分水泥，不僅能降低混凝土的有效含堿量，還能產(chǎn)生物理化學(xué)作用，抑制堿-骨料反應(yīng)。

最后是抗凍性?；炷恋囊龤饬亢蛷?qiáng)度是影響混凝土抗凍性的主要因素，滿足抗凍性要求的引氣量取決于混凝土的強(qiáng)度等級，混凝土強(qiáng)度越高，滿足抗凍性所需的引氣量越低。對于引氣量小于3.5%的粉煤灰混凝土，其水灰比對抗凍性有顯著的影響，則其水灰比對混凝土的抗凍性影響不大。

三、結(jié)束語

綜上所述，用粉煤灰配制的高性能混凝土，其抗?jié)B抗凍、抑制堿-集料反應(yīng)效果顯著，體積穩(wěn)定性和耐久性良好。任何強(qiáng)度等級的混凝土按高耐久性進(jìn)行設(shè)計，都可以做成高性能混凝土，因而被廣泛應(yīng)用于普通建筑工程中。這很符合國家倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保的要求，具有很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]吳思宇.粉煤灰在高性能混凝土中的應(yīng)用.中南大學(xué)土木建筑學(xué)院.湖南長沙.建筑工程，2009.4.