浅谈粉煤灰对高性能混凝土耐久性的影响

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1、浅谈粉煤灰对高性能混凝土耐久性的影响摘要：文章通过对粉煤灰基本性质的分析，阐述了粉煤灰在混凝土硬化的各个阶段中所起到的物理、化学作用，借此提高混凝土的耐久性能，为当前客运专线主体工程一百年以上使用年限的要求起到一定积极作用。　　关键词：粉煤灰混凝土耐久性　　　　1、前言　　近年来我国客运专线进入了快速发展阶段，其主体结构的设计使用年限要求达到100年以上，这样对主体混凝土的耐久性指标要求就非常严格。目前耐久性指标的主要测试方法是测试混凝土试件的电通量，即通过测定混凝土在直流恒电压作用下通过电量值的大小来评价混凝土

2、的抗渗透性能，从而间接的评价混凝土的密实性。工程主体的使用寿命取决于两个方面：一是混凝土抵御周围环境有害物质侵害的能力；二是混凝土的强度发展情况。其强度一般发展规律是前28天混凝土强度快速增长，然后随着混凝土水化程度的增长而缓慢增长，达到最高值后转而较快下降的过程。因此，为了提高工程主体结构的设计使用寿命，需要采取一定的措施来降低环境对混凝土的侵害并延长混凝土水化过程的时间。而掺加粉煤灰可以在混凝土硬化的各个阶段中起到一定的物理、化学作用，提高混凝土的耐久性能，从而提高工程主体的使用寿命。下面我们就从粉煤灰的物理

3、形态与化学性质两个方面来阐述掺加了优质Ⅰ级粉煤灰对混凝土耐久性指标的影响。　　2、粉煤灰的主要性质　　粉煤灰是以玻璃体为主，夹杂有少量晶体、矿物的多相复合颗粒。比表面积在2500～7000cm2/g，尺寸从几微米到几百微米，它的主要化学成分为：SiO240%～60%、Al2O315%～40%。粉煤灰表现出来的活性很低。它的化学活性表现在铝硅玻璃体在碱性介质中，OH-离子打破了Si-O，Al-O键X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。　　粉煤灰质量指标的

4、分级：　　由于不同等级的粉煤灰质量差距较大，本文所阐述的粉煤灰都采用Ⅰ级。　　3、粉煤灰的物理形态在混凝土中的作用　　由于粉煤灰是由比水泥颗粒更细小的球状玻璃体组成，表面光滑致密，均匀分布在水泥颗粒中，在混凝土拌和中能起到润滑的作用，阻止水泥颗粒粘聚，使存在于水泥颗粒之间的部分自由水释放出来，减少了混凝土中的自由水所占空间，还可以填充水泥颗粒之间的空隙，从而提高混凝土的密实性。对于混凝土的耐久性来说,孔隙率和孔径分布是极为重要的性质,因为在通常情况下,环境中的氯盐、硫酸盐等有害物质都是以水的状态方式通过孔系统进入

5、到建筑材料中去。使用粉煤灰替代部分水泥,可以很大程度的降低混凝土中的孔隙,进而提高了混凝土的耐久性。　　4、粉煤灰在混凝土中的化学作用　　粉煤灰的主要化学成分为：SiO2、Al2O3，其本身没有胶凝性，主要依靠水泥水化产生的Ca(OH)2与SiO2、Al2O3发生化学反应生成水化硅酸钙以及水化铝酸钙而增长强度，其化学方程式为:XCa(OH)2+SiO2+nH2O→XCaO·SiO2·nH2O、YCa(OH)2+Al2O3+mH2O→YCaO·Al2O3·mH2O，但这是一个较为缓慢的过程。有研究表明，在混凝土中，

6、7天龄期时，粉煤灰颗粒表面基本没什么变化，粉煤灰只起填充作用，改善混凝土拌合物性能。由于粉煤灰替代了部分水泥，减少了混凝土中的水泥用量，很大程度上降低了混凝土因水化热而引起的温升,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。28天时只发生表面蚀刻，出现少量的水化产物，28天以后水泥水化进行到一定程度，沉积在水泥颗粒表面的水化产物达到相当的厚度，未水化的那一部分颗粒与水接触十分困难，水化进行的非常缓慢，水化生成的C-S-H凝胶数量增加得很少，达到90天以后，粉煤灰的活性成分吸附的Ca(OH)2逐渐的由物理吸附转变成化学反应，

7、Ca(OH)2与粉煤灰中的SiO2、Al2O3发生反应，生成的水化硅酸钙和铝酸钙填充在混凝土的微孔中，有效的阻断了混凝土中的连通微孔，增强了抗渗能力。因此随着粉煤灰水化程度的不断提高，抗渗能力也逐渐提高，有效的阻断了环境中有害物质向混凝土内部的侵害。另一方面，粉煤灰吸收了水泥水化产生的Ca(OH)2，促使水泥中游离氧化钙与水反应转变为Ca(OH)2，也很好的降低了混凝土中游离氧化钙的含量。　　5、结语　　粉煤灰的水化过程非常缓慢，可以长达几十年或上百年，其细小的颗粒不仅可以以物理形态填充水泥颗粒中的空隙，更可以在

8、长期的水化过程中逐步填补水泥石间的间隙，使混凝土的强度能够长时间的处于缓慢增长的过程，从而有效的延长混凝土的使用寿命。