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1、粉煤灰对混凝土质量影响探析 摘要：本文主要介绍粉煤灰对混凝土在强度及弹性模量、工作性、耐久性等方面的影响。关键词：粉煤灰；混凝土；强度；弹性模量；耐久性；碳化中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：前言粉煤灰是一种工业废料，是指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出，被收尘器收集的物质，从粉煤灰组成和微观结构来看，粉煤灰是一种具有潜在火山灰活性的物质，可以广泛的用于灰泥及混凝土生产上。主要化学成分如下：SiO2:34.30～65.76A12O3:14.59～40.12Fe2O3:1.50～1
2、6.22CaO:0.44～16.80,MgO:0.20～3.72SO3:0.00～6.007烧失量3％～10％。粉煤灰掺入水泥混凝土中，由于其自身又圆又细的细小颗粒组成，分散在水泥、砂、石之间，有效地减少了它们之间的内摩擦从而可以明显地改善混凝土的和易性，改善水泥混凝土的工作性，在水泥混凝土硬化阶段，粉媒灰中的活性组分SiO2与水泥水化生成的游离氢氧化钙结合生成新的胶结物质，不间断填充水泥混凝土的内部孔隙，使水泥混凝土更加密实，比普通水泥砼的强度更高，耐久性更好。粉煤灰含大量SiO2、Al2O3等能反
3、应产生凝胶的活性物质，它们在粉煤灰中以球形玻璃体的形状存在，比较稳定而表面密实不易水化。粉煤灰混凝土早期反应主要是水泥遇水后产生水解生成氢氧化钙和硅酸钙晶体，同时硅酸钙晶体产生部分强度，氢氧化钙通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面，发生化学吸附侵蚀，生成水化硅酸钙与水化铝酸钙，并逐渐以C-S—H凝胶体出现，随着龄期的增长逐渐转化为纤维状晶体，晶体相互交叉，形成连锁结构填充混合物孔隙，从而使后期强度有较大提高，进而增强耐久性。现就粉煤灰对混凝土在强度、工作性、弹性模量、耐久性等性质的影响进行探讨(1)强度
4、影响。粉煤灰中的可溶性二氧化硅、三氧化二铝等成分在常温下与水和石灰在碱性条件下徐徐地化合反应，生成硅铝酸钙盐的性质，也称火山灰活性。需要说明的是，有些粉煤灰本身含有足量游离石灰，无须再加别的物质即可产生碱性环境粉煤灰中活性成分之所以能参与火山灰反应，在于粉煤灰颗粒中的玻璃相在碱性条件下可以破裂而溶出活性成分，然后得以与Ca(OH)2反应生成C—S—H胶凝材料，对硬化的水泥浆体起增强作用,7也能促进混凝土后期强度的增长。在混凝土中早期，粉煤灰的玻璃相只发生表面侵蚀，没有遭到彻底破坏，随着玻璃相的破坏程度
5、加剧玻璃相中溶出的活性成分大大增加。粉煤灰取代部分水泥以后，由于粉煤灰活性较低，而反应又是与水泥水化产物Ca(OH)2发生的二次水化反应，因而生成C-S—H凝胶的速度较慢，这样在混凝土早期，其水泥石中C—S—H凝胶的数量也就较少，从而引起强度的下降。28天以后的初期水泥水化进行到一定程度，在表面形成涂盖层，造成未水化的那部分水泥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凝胶数量增加得也很少，因而此时，强度的增长仍有限，此时，粉煤灰主要发挥的是物理效应即粉煤灰主要利用自身活性产生的强
6、度；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，使水泥石在后期结构中C-S—H凝胶增加较多。这就是掺入粉煤灰的混凝土，其早期强度低而混凝土后期随龄期增长其强度快速增长的主要原因。(2)改善混凝土的弹性模量混凝土在实际桥梁工程中,除了主要以强度作为控制指标外,经常还需要在混凝土的弹性模量值上加以限制，,用来控制预应力张拉。在计算钢筋混凝土的变形、裂缝扩展及大体积混凝土的温度应力时,都必须知道对应混凝土的弹性模量。在工程中,也常常出现强度满足要求而弹性模量偏低,使得
7、混凝土构件变形较大而不能正常使用的问题,导致一些工程事故的发生并造成经济上的损失。对于混凝土弹性模量来说,影响因素有很多,原材料的性能特征、水灰比、骨料性能、砂率、强度等级、养护条件和龄期等均会影响混凝土的弹性模量。随着高性能混凝土的迅速发展7,各种矿物掺合料和外加剂的使用对混凝土的性能产生了较大的影响。在混凝土中掺入一定量的粉煤灰可有效提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度,增强抵抗氯离子渗透的能力。这主要是由于在含粉煤灰的混凝土中,随着水化的进行,粉煤灰掺合料中的活性SiO2、Al2O3的活
8、性受到激发,能和水泥水化生成的OH-离子发生反应,既消耗了OH-离子的含量,又生成具有胶凝性的C-S-H凝胶,对胶凝性晶体形成的贡献增大的缘故。由于Ⅰ级粉煤灰和Ⅱ级粉煤灰细度等指标的不同,混合加入到混凝土中会对水化反应速率产生不同的影响。因此,Ⅰ级粉煤灰和Ⅱ级粉煤灰单掺和复掺对水化速率的控制作用就会不同,从而对硬化混凝土弹性模量这一力学性能所产生的影响也会不同。Ⅰ级灰能改善水化速率并产生更有利的混凝土微结构,弹性模量的增加也更显著。在较早龄期下,同条件下
