關(guān)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(hào)：TQ178 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　在20世紀(jì)70年代，由于世界性能源危機(jī)、環(huán)境污染和礦物資源的枯竭等原因，強(qiáng)烈地激發(fā)了粉煤灰利用的研究和開(kāi)發(fā)。粉煤灰的資源豐富、價(jià)格低廉已成為新興的建材原料和化工產(chǎn)品的原料，受到了人們的青睞。我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó)，以煤炭為電力生產(chǎn)的基本燃料。近年來(lái)，我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，發(fā)電能力年增長(zhǎng)率是7.3%，隨之也帶來(lái)了粉煤灰排放量的大量增加，對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成了巨大的壓力。另一方面，我國(guó)是一個(gè)人均占有資源儲(chǔ)量有限的國(guó)家，對(duì)于粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，是解決我國(guó)的電力生產(chǎn)環(huán)境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段，同時(shí)也是電力生產(chǎn)所面臨解決的任務(wù)之一。

　　目前，對(duì)粉煤灰的研究工作大都由理論研究轉(zhuǎn)向了應(yīng)用研究，特別是著重資源化研究和開(kāi)發(fā)利用。利用粉煤灰生產(chǎn)的產(chǎn)品也在不斷增加，技術(shù)在不斷更新中，粉煤灰綜合利用的途徑從過(guò)去的路基、填方、混凝土摻和料、土壤改造等方面，發(fā)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(jí)填料等高級(jí)化利用途徑。

　　1粉煤灰的主要性能

　　粉煤灰的結(jié)構(gòu)是煤粉燃燒和排出的過(guò)程中形成的，比較復(fù)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(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)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(shù)與操作手法的不同而不同。其中結(jié)晶體包括石英、莫來(lái)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(guī)則孔隙少的小顆粒、且疏松多孔形狀不規(guī)則的玻璃體球等;未燃炭多呈現(xiàn)疏松多孔形式。

　　粉煤灰的物理性質(zhì)包含密度、堆積密度、細(xì)度、比表面積、需水量等等，這些性質(zhì)是化學(xué)成分與礦物組成的宏觀反映。由于粉煤灰的組成范圍波動(dòng)很大，這就決定了其物理性質(zhì)的差異也很大。在粉煤灰的物理性質(zhì)中，細(xì)度和粒度是比較重要的項(xiàng)目。因?yàn)樗�直接影響著粉煤灰的其他性質(zhì)，如果粉煤灰越細(xì)，細(xì)粉占的比重越大，其活性也就越大。粉煤灰的細(xì)度影響早期水化反應(yīng)，而化學(xué)成分則影響后期的反應(yīng)。

　　2粉煤灰的劃分

　　粉煤灰的活性主要來(lái)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(duì)粉煤灰早期強(qiáng)度的發(fā)揮具有一定作用，因此粉煤灰中的硫?qū)Ψ勖夯业幕钚砸彩怯欣�組成。粉煤灰中鈣的含量在3%左右，它對(duì)膠凝體的形成也是有利的。國(guó)外稱CaO含量超過(guò)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(xiàn)類灰則常作為混凝土摻和料，它比C類灰使用時(shí)的水化熱要低。

　　根據(jù)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005[1]的規(guī)定和《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736-2002[2]的規(guī)定，使用于混凝土中的粉煤灰按其質(zhì)量指標(biāo)劃分成三個(gè)等級(jí)，見(jiàn)表1-1。

　　表1-1粉煤灰質(zhì)量指標(biāo)的分級(jí)

　　質(zhì)量指標(biāo)細(xì)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(jí)粉煤灰允許用于后張預(yù)應(yīng)力混凝土及跨度小于6m的先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土中。

　　Ⅱ級(jí)粉煤灰允許用于普通鋼筋混凝土中。

　　Ⅲ級(jí)粉煤灰則主要用于C15以下無(wú)筋混凝土中。

　　3粉煤灰對(duì)混凝土的作用與影響

　　粉煤灰在混凝土中的主要作用表現(xiàn)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(jí)配、形狀、孔隙率等的影響，摻用粉煤灰對(duì)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(rùn)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(diǎn)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(bǔ)償細(xì)骨料的細(xì)屑不足，中斷砂漿基體中泌水的連續(xù)性，同時(shí)粉煤灰作為水泥的取代材料，在同樣的稠度下會(huì)使混凝土的用水量有不同程度的降低，因此摻用粉煤灰對(duì)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(qiáng)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(qiáng)度(28天以前)逐漸減少，而后期強(qiáng)度逐漸增加。粉煤灰對(duì)混凝土強(qiáng)度有三重影響：減少用水量，增大膠結(jié)料含量，通過(guò)長(zhǎng)期火山灰反應(yīng)提高強(qiáng)度。

　　在原材料和環(huán)境條件一定時(shí)，摻粉煤灰的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)主要取決于粉煤灰的火山灰效應(yīng)，即粉煤灰中的玻璃態(tài)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(shù)量。粉煤灰在混凝土中，當(dāng)Ca(OH)2薄膜覆蓋于粉煤灰顆粒表面上時(shí)，就開(kāi)始發(fā)生火山灰效應(yīng)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(guò)水解層與粉煤灰活性組分反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物在層內(nèi)逐級(jí)聚集，水解層在未被火山灰反應(yīng)產(chǎn)物充滿到某種程度的時(shí)候，不會(huì)使強(qiáng)度有較大增長(zhǎng)。隨著水解層被反應(yīng)產(chǎn)物所充滿，粉煤灰顆粒和水泥水化產(chǎn)物之間就逐步形成牢固聯(lián)系，從而導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度、不透水性和耐磨性的增長(zhǎng)，這是摻粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度較低、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)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(yīng)是放熱反應(yīng)，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(xué)性能和摻入粉煤灰的量。例如，若按重量計(jì)用粉煤灰取代30%的水泥時(shí)，能使因水化熱導(dǎo)致的絕熱溫升降低15%左右。眾所周知，在溫度升高時(shí)水泥水化速率會(huì)顯著加快的，研究表明：與20℃相比，在30℃時(shí)硅酸鹽水泥的水化速率要加快1倍。對(duì)于一些大型、超大型混凝土結(jié)構(gòu)，斷面尺寸增大，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)提高，其所用水泥強(qiáng)度等級(jí)高，單位量增大，施行新標(biāo)準(zhǔn)后，水泥的粉磨細(xì)度加大，這些因素的疊加，導(dǎo)致了混凝土硬化過(guò)程溫升明顯的加劇，溫峰升高，這是導(dǎo)致許多的混凝土結(jié)構(gòu)物在施工期間，模板剛拆除就發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)物因?yàn)闇囟榷�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(duì)其凍融耐久性有很大影響，當(dāng)粉煤灰質(zhì)量較差，粗顆粒多，含碳量高對(duì)混凝土抗凍融性有不利影響。質(zhì)量差的粉煤灰隨著摻量的增加，其抗凍融耐久性降低。但當(dāng)摻入質(zhì)量較好的粉煤灰同時(shí)適當(dāng)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(huì)與某些活性集料發(fā)生堿集料反應(yīng)，就會(huì)引起混凝土產(chǎn)生膨脹、開(kāi)裂，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞，而且這種破壞會(huì)一直發(fā)展下去，難以補(bǔ)救。近年來(lái)我國(guó)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(yīng)用，增加了堿集料反應(yīng)破壞的潛在危險(xiǎn)。在混凝土中摻入粉煤灰，可以有效地防止堿集料反應(yīng)，提高混凝土耐久性。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　隨著混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是在混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高以后，混凝土中的膠凝材料單獨(dú)使用水泥已經(jīng)不能滿足要求。大量的實(shí)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(xiàn)

　　[1] GB1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》.

　　[2] GB/T18736-2002《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》.

　　[3] 韓懷強(qiáng),蔣挺大.粉煤灰利用技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

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

　　[5] 沈旦申.粉煤灰混凝土[M].中國(guó)鐵道出版社,1989.

　　[6] 邵靖邦,王祖訥.粉煤灰對(duì)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(zhèn)惡.粉煤灰優(yōu)質(zhì)混凝土[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1992.