牛穎蘭（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730050）

粉煤灰對混凝土性能的影響分析

牛穎蘭（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730050）

粉煤灰作為摻合料，在混凝土中的應(yīng)用越來越廣泛，在混凝土中摻入適量的粉煤灰，會對混凝土拌合物的和易性、強度、耐久性等性能產(chǎn)生一定的影響。除此之外，還能節(jié)約能源，變廢為寶，保護環(huán)境。

粉煤灰；混凝土；和易性；強度；耐久性；影響

在混凝土拌制過程中摻加一定量（適量）的活性礦物摻合料成為一種普遍現(xiàn)象，因粉煤灰具有許多優(yōu)點，因此，在混凝土中的應(yīng)用將更加廣泛。它的廣泛應(yīng)用，一方面使廢物得到了綜合利用，在很大程度上保護了人們賴以生存的環(huán)境，并在一定程度上有效地節(jié)約了能源。另一方面，改善了混凝土的諸多性能。

1 粉煤灰對混凝土拌合物和易性的影響

混凝土拌合物的和易性主要包括三個方面，即流動性、粘聚性和保水性等。和易性是否良好，將直接或間接影響混凝土的澆筑質(zhì)量、硬化后混凝土的強度及耐久性等性能。粉煤灰之所以會對混凝土拌合物的和易性產(chǎn)生較大影響，主要原因有以下兩個方面：

1）粉煤灰這種廢渣，其顆粒的形狀較為理想，呈球形顆粒，在混凝土攪拌過程中，如同滾珠一樣，減少了粗、細骨料顆粒間的摩擦力，因而使混凝土拌合物的流動性得以增大。

2）粉煤灰屬于表面光滑的玻璃體顆粒，其結(jié)構(gòu)表面致密，內(nèi)比表面積較小，吸水性很差，同時粉煤灰顆粒還可填充于水泥顆粒間隙和絮凝結(jié)構(gòu)中，占據(jù)充水空間，有效地把絮凝結(jié)構(gòu)中的水分釋放出來，從而在不增加單位用水量的條件下，使水泥漿體的流動性得以增大。除此之外，粉煤灰的摻入，還可改善混凝土拌合物的可泵性，減少高效減水劑的應(yīng)用。尤其超細粉煤灰，其細度還要小于水泥顆粒的細度，可以截斷混凝土內(nèi)部毛細管泌水通道，從而減少泌水現(xiàn)象。因此，能改善混凝土的黏聚性和保水性，提高了混凝土內(nèi)部組分的穩(wěn)定性和抗離析能力，從而保證混凝土的均應(yīng)性和可泵性。

2 粉煤灰對水化熱的影響

用粉煤灰代替部分水泥用量，使得混凝土中的水泥用量減少，從而使水化速度快的硅酸三鈣和鋁酸三鈣的含量相應(yīng)減少，導致水化熱、水化反應(yīng)速度降低。水泥完成一次水化反應(yīng)后，在此基礎(chǔ)上，才能實現(xiàn)所謂“二次水化反應(yīng)”。常溫下，二次水化反應(yīng)相對于一次水化反應(yīng)而言，其速度慢，水化熱小。

3 粉煤灰對混凝土強度的影響

粉煤灰對混凝土強度的影響主要體現(xiàn)在以下三個方面：

3.1 早期強度發(fā)展較慢，后期強度發(fā)展較快

混凝土中摻加粉煤灰后，因水泥用量的減少，使得在一次水化反應(yīng)過程中形成的水化產(chǎn)物減少，導致混凝土的凝結(jié)硬化過程減緩，因此，混凝土早期的強度發(fā)展較慢。但后期，水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2和粉煤灰的主要活性成分SiO2、Al2O3相互作用，生成一些具有水硬性的物質(zhì)。其反應(yīng)式如下：

由于水泥熟料的進一步水化和二次水化反應(yīng)的不斷發(fā)展，促使混凝土強度不斷提高。因粉煤灰具有潛在的化學活性，因此，它的摻入會致使混凝土的早期強度發(fā)展緩慢，但后期使混凝土的強度得以加強，其最終確定不亞于未摻粉煤灰的普通混凝土。

3.2 降低孔隙率

堿性環(huán)境有利于粉煤灰活性的充分發(fā)揮，因此，粉煤灰水化反應(yīng)須在水泥完成一次水化后尚可進行。粉煤灰中的活性成分和水泥水化后生成的Ca(OH)2反應(yīng)生成一些新的凝膠物質(zhì)，這種凝膠物質(zhì)一方面改善了混凝土內(nèi)部骨料與水泥石的界面性能。同時填充了混凝土內(nèi)部的孔隙，并且在一定程度上減少了Ca(OH)2的含量，從而使混凝土的密實度和強度有所提高。

為了更好地發(fā)揮粉煤灰在混凝土中的作用，在實際應(yīng)用過程中，還應(yīng)根據(jù)工程的性質(zhì)、特點以及工程所處環(huán)境要求等具體情況，通過試驗來確定其最佳摻量。

3.3 減少拌合用水量

粉煤灰顆粒呈球形玻璃體，其粒體表面不吸水，又能釋放水泥漿體絮凝結(jié)構(gòu)中的水分，因此，在混凝土拌合物稠度不增加的情況下，可減少拌合用水量，使混凝土在硬化后其內(nèi)部的孔隙率減少，泌水通道也相應(yīng)減少，可使混凝土的強度有所提高。

4 粉煤灰對混凝土耐久性的影響

混凝土的耐久性亦是混凝土重要的性能之一，耐久性關(guān)乎混凝土的安全性和使用年限。因此，長期以來，在引起人們重視的同時，也在不斷地進行摸索提高混凝土耐久性的有效途徑。以下是粉煤灰對混凝土耐久性的影響分析。

4.1 對抗凍性及抗?jié)B性的影響

4.1.1 對抗凍性的影響

混凝土抗凍性能的好壞主要取決于內(nèi)因和外因兩個方面，就內(nèi)因而言，混凝土的強度、孔隙率及孔隙的形態(tài)特征等至關(guān)重要?；炷林杏梅勖夯胰〈糠炙嗪螅谒嗨脑缙诤椭衅?，所生成的水化產(chǎn)物相對較少，毛細孔增多，強度偏低。但在后期，隨著粉煤灰的活性物質(zhì)發(fā)生二次水化反應(yīng)，新生成的物質(zhì)會不斷填充于水泥石的毛細孔隙，而使得混凝土強度增長幅度較大，其抗凍性也得以增強。尤其，在摻加粉煤灰的同時，再摻入適量的引氣劑，大量微小的、穩(wěn)定氣泡的存在，一方面使得混凝土內(nèi)部的閉口孔隙增加，有效切斷了毛細管滲水通道，使其內(nèi)部的充水程度降低。另一方面，氣泡具有一定適應(yīng)變形的能力，當開口孔隙中的水結(jié)冰形成水壓時，尚未結(jié)冰的水會在水壓力的作用下緩慢向氣泡內(nèi)滲透，在一定程度上可緩解因冰凍而產(chǎn)生的膨脹壓力，使混凝土的抗凍性得以提高。

4.1.2 對抗?jié)B性的影響

煤粉灰呈玻璃體球形顆粒，其形態(tài)效應(yīng)可減少混凝土的拌合用水量，即降低了水膠比。一般而言，在保證易于施工操作的前提條件下，水膠比愈小，則混凝土硬化后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就愈密實，并可減少干縮5%左右。因此，其抗?jié)B性也就愈高。

4.2 對抗化學腐蝕性能的影響

摻入一定量的粉煤灰，可降低混凝土中的水泥用量，在水泥一次水化反應(yīng)和粉煤灰活性細粉的二次水化反應(yīng)過程中，使水泥石中對強度和穩(wěn)定性有不良影響的Ca(OH)2晶體大大減少，對水泥石性能有利的低堿水化硅酸鈣凝膠卻大大增加。同時還減少了水泥石與集料界面過渡區(qū)的厚度及過度區(qū)Ca(OH)2富集和排列的程度，對提高混凝土的抗化學腐蝕性能起到積極作用。

4.3 對抗碳化性能的影響

混凝土的碳化主要受到兩個因素的影響，即混凝土內(nèi)部的堿度與滲透性。在混凝土中摻入粉煤灰后，經(jīng)過二次反應(yīng)雖然降低了混凝土中的Ca(OH)2的含量，但與此同時又生成了具有凝膠性的物質(zhì)，它們也能夠吸收環(huán)境中的二氧化碳。因此，粉煤灰混凝土的堿度降低的程度并不明顯，并且這種二次反應(yīng)還可進一步降低混凝土內(nèi)部的孔隙，從而顯著地提高了混凝土的抗?jié)B性。加之，空氣中二氧化碳的濃度又很低，所以粉煤灰混凝土的碳化過程是十分緩慢的。

4.4 對抗堿—骨料反應(yīng)的影響

目前，對于堿—骨料反應(yīng)造成的混凝土結(jié)構(gòu)的破壞，還沒有辦法進行根治，只能做到提前預防，堿—骨料反應(yīng)的危害已引起人們的高度關(guān)注，并通過一些切實有效的途徑來避免這種危害的發(fā)生。研究證實，粉煤灰的摻入，可降低水泥石中可溶性堿的含量。其次，粉煤灰與水泥水化所生成的Ca(OH)2反應(yīng)，有效地降低了混凝土的PH值，使得混凝土中硅與堿的反應(yīng)活性得到有效抑制。第三，混凝土中摻入粉煤灰，提高了混凝土的密實性，降低了水分向混凝土中的滲透的可能，從而避免了堿—骨料反應(yīng)的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，用粉煤灰取代28%～40%的水泥，可有效抑制堿—骨料反應(yīng)。

5 結(jié) 語

隨著人們對粉煤灰應(yīng)用的不斷研究，粉煤灰作為一種很好的活性摻合料，對進一步發(fā)展高性能混凝土所起到的作用愈來愈得到人們的重視。粉煤灰在混凝土中的發(fā)展前景，因其自身的優(yōu)勢，不僅能改善混凝土的諸多性能，同時還可以獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]朱宏軍，程海麗，姜德民．特種混凝土和新型混凝土［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2004．

[2]黃士元．粉煤灰混凝土的特性及其在混凝土制品中的應(yīng)用[J]．混凝土與水泥制品，1991,(1)．

[3]馮浩，朱清江．混凝土外加劑工程應(yīng)用手冊［M］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999．

[4]馬坤林，謝友均等，粉煤灰對混凝土孔隙率及強度的影響[J]．粉煤灰綜合利用,2007,(5)．

[5]王建華等．粉煤灰對水泥水化于強度的影響[J]粉煤灰綜合利用2009,(5)．

[6]錢覺時，粉煤灰特性與粉煤灰混凝土［M］．北京：科學出版社，2002．

[7]吳志剛等．粉煤灰混凝土的抗碳化性能[J]．腐蝕與防護 ,2008,(10)．

Analysis on the influence of fly ash on the performance of concrete

Fly ash as admixture in concrete,used more and more widely,adding fly ash in concrete,has a certain influence on concrete workability,strength, durability and performance．In addition,it can save energy, waste,protect the environment．

fly ash；concrete；workability；strength；durability；influence

TU522．3+5文獻辨識碼：B

1003-8965(2017)01-0021-02

牛穎蘭（1975-），女，甘肅通渭人，副教授，主要從事建筑材料教學與研究。