粉煤灰在混凝土中效应和应用

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1、粉煤灰在混凝土中效应和应用　　摘要:粉煤灰是一种污染极大的工业废料。本文介绍了粉煤灰的成分、分类和性能以及粉煤灰混凝土中粉煤灰对混凝土的和易性、强度和收缩等的影响，同时介绍了粉煤灰在混凝土工程中的应用。关键词：粉煤灰；混凝土；和易性；强度；性能Abstract:Flyashisagreatdealofindustrialwastepollution.Thisarticledescribestheashcomposition,classificationandpropertiesofflyashandflyashinconcretew

2、orkabilityofconcrete,suchasstrengthandshrinkageeffects,alsointroducedFlyAshinConcreteEngineeringApplications.Keywords:flyash;concrete;workability;strength;performance中图分类号：TU528.2文献标识码：A前言10粉煤灰是一种颗粒极细的能在空气中流动并能被特殊设备收集的粉状物质。它是燃烧煤粉的锅炉排放出的一种粘土类火山灰质材料，其主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O

3、3及CaO等，约占粉煤灰总量的85％左右，共同构成CaO－Al2O3－SiO2矿物体系。它一般呈玻璃珠状，粒径1-50μm，比表面积可达789m2/kg，为水泥的2-3倍，具有较大的吸附作用。粉煤灰的物理性质、化学性质取决于煤的品种、煤的细度、煤的燃烧方式以及收集及运输方式等。粉煤灰在早期一般作为电厂的废弃资源，其排放量巨大，污染性很大。但有实验表明粉煤灰作为混凝土的掺合料可以改善混凝土的一系列性能。粉煤灰的应用可以追溯到20世纪30年代，美国的一些学者进行了粉煤灰在混凝土中应用的研究。1948-1953年美国垦务局在建造蒙大拿州的

4、峨马坝工程时，大量地应用了芝加哥的粉煤灰，取得了预期的改善性能和节约水泥的优良效果。此后许多国家在大坝工程中广泛地应用粉煤灰。我国从1950年的上海地下工程中采用粉煤灰混凝土，1959年的三门峡水利枢纽工程以及后来的长江三峡工程中都大量地使用粉煤灰。为了推动和促进粉煤灰的利用，国家和地方制定了一系列鼓励利用粉煤灰的政策。粉煤灰赋予了混凝土新的技术性能，按照材料学的观点，宏观性能取决于微观结构，而粉煤灰混凝土的微观结构取决于粉煤灰效应。一、粉煤灰在混凝土中的效应10粉煤灰作为混凝土的矿物掺合料，在水泥基混凝土中主要有三个效应：形态效应

5、、活性效应和微集料效应，控制好这三个效应向有利的方向发展，即可变废为宝，改善混凝土的性能。（一）形态效应粉煤灰的形态效应主要是指粉煤灰的颗粒形态、粗细及表面粗糙程度等特征在混凝土中的效应。粉煤灰颗粒绝大多数为玻璃微珠，是一种表面光滑，质地密实，粒度很细的球形颗粒。当混凝土中掺加粉煤灰时，球形颗粒可以起到滚珠的作用，在水泥浆中起到润滑和降低用水量的作用，可以降低内摩擦力而提高流动性。而且它们往往填充在水泥浆体的空隙中，使硬化后的混凝土密实性能得到很好的改善。通常，粉煤灰颗粒越细，球形颗粒含量越高，则需水量越少。所以，在相同的工作度条件

6、下，可实现减水效能。经试验得知，用30％的粉煤灰代替20％的水泥，搅拌混凝土中用水量可减少7％左右。（二）活性效应10粉煤灰的活性效应是指粉煤灰中的活性成分SiO2和Al2O3与水泥水化产物在有水的条件下发生的化学反应，生成具有水硬性特点的水化硅酸钙和水化铝酸钙等物质的能力。该反应产物填充在水泥水化物的空隙中，形成密实的混凝土结构。由于粉煤灰的水化反应比水泥的水化反应慢，被粉煤灰取代的那部分水泥的早期强度得不到补偿，所以粉煤灰混凝土的早期强度较低，并且随粉煤灰的掺量的增加而降低。但随着时间的推移，粉煤灰中的活性成分与水泥水化产物发生

7、反应生成具有凝胶性的水化产物，降低了混凝土中的液相碱度，进一步促进水泥的水化，因此混凝土的后期增长速度较快。（三）微集料效应粉煤灰中的微集料效应是指粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆中，填充空隙和毛细孔，改变混凝土孔结构和增大密实度的特性。混凝土是一种多孔的，各尺度上多相的非匀质复杂体系，混凝土微观结构具有毛细孔-空隙结构的特点，由水泥水化生成的C-S-H凝胶、晶体、未水化的粒子、集料及空隙组成，其空隙占凝胶体的25％-30％，而粉煤灰具有极小的粒径（1-50μm），在水泥水化过程中，粉煤灰能填充到混凝土结构中毛细管及空隙中去，改善

8、了孔的结构，提高了混凝土的密实度，改善混凝土的微观结构，起到了改善混凝土的宏观性能，提高抗渗性能。以上三个效应共存于一体且相互影响，不能只强调某一效应而忽视其他效应。对混凝土的某一性能，在某种条件下，可能某一效应起主导作用；在另外条件