關鍵詞：粉煤灰混凝土;粉煤灰;性能;作用;

　　Abstract: This article describes the formation of the fly ash and its main performance, analyzed fly ash concrete mechanism and the properties of concrete.

　　Keywords: fly ash concrete; fly ash; performance; role;

　　中圖分類號：TQ178 文獻標識碼：A 文章編號：

　　在20世紀70年代，由于世界性能源危機、環境污染和礦物資源的枯竭等原因，強烈地激發了粉煤灰利用的研究和開發。粉煤灰的資源豐富、價格低廉已成為新興的建材原料和化工產品的原料，受到了人們的青睞。我國是一個產煤大國，以煤炭為電力生產的基本燃料。近年來，我國電力工業的迅速發展，發電能力年增長率是7.3%，隨之也帶來了粉煤灰排放量的大量增加，對我國的國民經濟建設及生態環境造成了巨大的壓力。另一方面，我國是一個人均占有資源儲量有限的國家，對于粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已經成為我國經濟建設中一項重要的技術經濟政策，是解決我國的電力生產環境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段，同時也是電力生產所面臨解決的任務之一。

　　目前，對粉煤灰的研究工作大都由理論研究轉向了應用研究，特別是著重資源化研究和開發利用。利用粉煤灰生產的產品也在不斷增加，技術在不斷更新中，粉煤灰綜合利用的途徑從過去的路基、填方、混凝土摻和料、土壤改造等方面，發展到目前的在水泥原料、水泥混合材、大型水利樞紐工程和泵送混凝土、大體積混凝土制品及高級填料等高級化利用途徑。

　　1粉煤灰的主要性能

　　粉煤灰的結構是煤粉燃燒和排出的過程中形成的，比較復雜。在顯微鏡下觀察，粉煤灰是由晶體、玻璃體及少量未燃炭所組成的一個復合結構的混合體。混合體中這三者的比例是隨著煤燃燒所選用的技術與操作手法的不同而不同。其中結晶體包括石英、莫來石、磁鐵礦等;玻璃體則包括光滑的球體形玻璃體粒子、形狀不規則孔隙少的小顆粒、且疏松多孔形狀不規則的玻璃體球等;未燃炭多呈現疏松多孔形式。

　　粉煤灰的物理性質包含密度、堆積密度、細度、比表面積、需水量等等，這些性質是化學成分與礦物組成的宏觀反映。由于粉煤灰的組成范圍波動很大，這就決定了其物理性質的差異也很大。在粉煤灰的物理性質中，細度和粒度是比較重要的項目。因為它直接影響著粉煤灰的其他性質，如果粉煤灰越細，細粉占的比重越大，其活性也就越大。粉煤灰的細度影響早期水化反應，而化學成分則影響后期的反應。

　　2粉煤灰的劃分

　　粉煤灰的活性主要來于活性SiO2(玻璃體SiO2)及活性A12O3 (玻璃體A12O3 )在一定的堿性條件下的水化作用。因此粉煤灰中活性SiO2與活性A12O3以及F-CaO(游離氧化鈣)都是有活性的的有利成分，硫在粉煤灰中的一部分以可溶性石膏(CaSO4)的形式存在，對粉煤灰早期強度的發揮具有一定作用，因此粉煤灰中的硫對粉煤灰的活性也是有利組成。粉煤灰中鈣的含量在3%左右，它對膠凝體的形成也是有利的。國外稱CaO含量超過10%的粉煤灰為C類灰，低于10%的粉煤灰稱為F類灰。C類灰本身具有一定的水硬性，可作為水泥混合材，F類灰則常作為混凝土摻和料，它比C類灰使用時的水化熱要低。

　　根據《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005[1]的規定和《高強高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736-2002[2]的規定，使用于混凝土中的粉煤灰按其質量指標劃分成三個等級，見表1-1。

　　表1-1粉煤灰質量指標的分級

　　質量指標細度(4.5μm方孔篩余量%)燒失量%需水量比%三氧化硫含量%

　　Ⅰ≤12≤5≤95≤3

　　Ⅱ≤25≤8≤105≤3

　　Ⅲ≤45≤10≤115≤3

　　Ⅰ級粉煤灰允許用于后張預應力混凝土及跨度小于6m的先張法預應力鋼筋混凝土中。

　　Ⅱ級粉煤灰允許用于普通鋼筋混凝土中。

　　Ⅲ級粉煤灰則主要用于C15以下無筋混凝土中。

　　3粉煤灰對混凝土的作用與影響

　　粉煤灰在混凝土中的主要作用表現在以下幾方面：

　　1摻入粉煤灰可以改善新拌混凝土的和易性

　　新拌混凝土的和易性易受漿體的體積、水灰比、骨料的級配、形狀、孔隙率等的影響，摻用粉煤灰對新拌混凝土的好處是增大漿體的體積，大量的漿體填充骨料間的孔隙，包裹并潤滑了骨料顆粒，使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。而且粉煤灰的骨料顆粒可以減少漿體和骨料間的界面摩擦，在骨料的接觸點起到滾珠軸承效果，從而改善混凝土拌和物的和易性。

　　②粉煤灰可以抑制新拌混凝土的泌水

　　粉煤灰的摻入可以補償細骨料的細屑不足，中斷砂漿基體中泌水的連續性，同時粉煤灰作為水泥的取代材料，在同樣的稠度下會使混凝土的用水量有不同程度的降低，因此摻用粉煤灰對防止新拌混凝土的泌水是有利的。

　　③摻用了粉煤灰，可以提高混凝土的后期強度

　　有資料表明，在混凝土中摻入粉煤灰后，隨粉煤灰摻量的增加，早期強度(28天以前)逐漸減少，而后期強度逐漸增加。粉煤灰對混凝土強度有三重影響：減少用水量，增大膠結料含量，通過長期火山灰反應提高強度。

　　在原材料和環境條件一定時，摻粉煤灰的混凝土強度增長主要取決于粉煤灰的火山灰效應，即粉煤灰中的玻璃態的活性氧化硅、氧化鋁和水泥漿體中Ca(OH)2作用生成了堿度較小的二次水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的速度與數量。粉煤灰在混凝土中，當Ca(OH)2薄膜覆蓋于粉煤灰顆粒表面上時，就開始發生火山灰效應了。但由于在Ca(OH)2薄膜與粉煤灰顆粒表面之間存在水解層，鈣離子要通過水解層與粉煤灰活性組分反應，反應產物在層內逐級聚集，水解層在未被火山灰反應產物充滿到某種程度的時候，不會使強度有較大增長。隨著水解層被反應產物所充滿，粉煤灰顆粒和水泥水化產物之間就逐步形成牢固聯系，從而導致混凝土的強度、不透水性和耐磨性的增長，這是摻粉煤灰混凝土早期強度較低、后期強度增長較高的原因。

　　④摻粉煤灰可降低混凝土的水化熱

　　在混凝土中水泥的水化反應是放熱反應，在混凝土中加入粉煤灰，由于減少了水泥的用量可以降低水化熱，水化放熱的多少和速度取決水泥的物理、化學性能和摻入粉煤灰的量。例如，若按重量計用粉煤灰取代30%的水泥時，能使因水化熱導致的絕熱溫升降低15%左右。眾所周知，在溫度升高時水泥水化速率會顯著加快的，研究表明：與20℃相比，在30℃時硅酸鹽水泥的水化速率要加快1倍。對于一些大型、超大型混凝土結構，斷面尺寸增大，混凝土設計強度等級提高，其所用水泥強度等級高，單位量增大，施行新標準后，水泥的粉磨細度加大，這些因素的疊加，導致了混凝土硬化過程溫升明顯的加劇，溫峰升高，這是導致許多的混凝土結構物在施工期間，模板剛拆除就發現大量裂縫的原因。粉煤灰混凝土能減少水泥的水化熱，減少結構物因為溫度而造成的裂縫。

　　⑤摻粉煤灰可改善混凝土的耐久性

　　混凝土中摻粉煤灰對其凍融耐久性有很大影響，當粉煤灰質量較差，粗顆粒多，含碳量高對混凝土抗凍融性有不利影響。質量差的粉煤灰隨著摻量的增加，其抗凍融耐久性降低。但當摻入質量較好的粉煤灰同時適當降低水灰比，就可以收到改善抗凍性的效果。

　　水泥混凝土中如使用了高堿水泥，就會與某些活性集料發生堿集料反應，就會引起混凝土產生膨脹、開裂，從而導致混凝土結構破壞，而且這種破壞會一直發展下去，難以補救。近年來我國水泥含堿量的增加，混凝土中水泥用量的提高以及含堿外加劑的普遍應用，增加了堿集料反應破壞的潛在危險。在混凝土中摻入粉煤灰，可以有效地防止堿集料反應，提高混凝土耐久性。

　　4結語

　　隨著混凝土技術的不斷發展，特別是在混凝土的設計強度提高以后，混凝土中的膠凝材料單獨使用水泥已經不能滿足要求。大量的實踐工程顯示，適量的摻入粉煤灰是配制良好工作性能混凝土的途徑之一。

　　參考文獻

　　[1] GB1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》.

　　[2] GB/T18736-2002《高強高性能混凝土用礦物外加劑》.

　　[3] 韓懷強,蔣挺大.粉煤灰利用技術[M].化學工業出版社,2001.

　　[4] 沈旦申,張蔭濟.粉煤灰效應的探討[J].硅酸鹽學報,1981,(9)1：57-63.

　　[5] 沈旦申.粉煤灰混凝土[M].中國鐵道出版社,1989.

　　[6] 邵靖邦,王祖訥.粉煤灰對新拌混凝土性能的影響[J].粉煤灰加工與綜合利用，1997(3)：17-20

　　[7] 沈旦申，冒鎮惡.粉煤灰優質混凝土[M].上海:上海科學技術出版社,1992.