淺論粉煤灰混凝土的應(yīng)用及應(yīng)注意的問題

　　一、改善混凝土的工作性能

　　混凝土的工作性能主要表現(xiàn)在混凝土的流動性、粘聚性和保水性等方面。粉煤灰摻入混凝土后，降低了混凝土的砂率，從而可以減少細骨料對運輸管壁的摩擦；粉煤灰中含有的球狀玻璃體，填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤滑層；粉煤灰對水泥顆粒起到物理分散作用，使它們分布得更均勻，阻止了水泥顆粒的粘聚。這些都有效提高了混凝土的流動性。由于粉煤灰的活性是在水泥水化后的堿性環(huán)境中被激發(fā)的，因此它并不參加初期的水化反應(yīng)，在相同水膠比和膠凝材料用量的情況下，就相對提高了混凝土水化初期的水灰比，從而提高了混凝土的流動性和粘聚性。粉煤灰延緩了初期的水化反應(yīng)，還可以明顯減少坍落損失，滿足混凝土運輸、澆筑的要求。粉煤灰在混凝土中可以彌補水泥用量和細集料的細粉部分的不足，有利于提高混凝土的保水性，還可以堵截泌水的通道，從而減少泌水現(xiàn)象。粉煤灰有效地改善了混凝土的工作性能，提高了混凝土的施工質(zhì)量，也使混凝土的自密實和高可泵性成為可能。

　　二、提高混凝土的耐久性

　　粉煤灰的加入可以改善混凝土中砂子級配，填充混凝土部分空隙，提高了混凝土的密實度。另外，粉煤灰的二次水化后生成的C- S- H填充了混凝土中的粗大毛細孔，進一步提高了混凝土的密實度。從而提高了混凝土的抗?jié)B性和抗化學(xué)腐蝕性等，使混凝土的耐久性得到提高。粉煤灰的火山灰化學(xué)反應(yīng)，消耗了混凝土中大量的Ca(OH)₂ 和游離CaO，可以減少硫酸鹽侵蝕混凝土生成鈣礬石的機會，也可以非常有效地抑制堿骨料反應(yīng)，從而避免混凝土發(fā)生膨脹破壞。

　　粉煤灰的水化反應(yīng)消耗了混凝土中的Ca(OH)₂會使混凝土孔隙水的堿性降低，而可能減弱鋼筋表面形成的堿性保護膜，使粉煤灰混凝土的抗鋼筋銹蝕能力有減弱趨勢，但由于粉煤灰混凝土的密實性的提高，大大減小了氯離子侵入的可能，所以現(xiàn)有的實驗和研究并未發(fā)現(xiàn)粉煤灰混凝土的抗鋼筋腐蝕能力明顯低于普通混凝土。

　　三、提高混凝土的抗裂性能

　　粉煤灰的摻入減少了水泥用量，從而減少水泥水化過程中的硬化收縮，事實上，粉煤灰混凝土的硬化收縮甚至是負的，也就是說它的硬化過程是微膨脹變形的，這對混凝土的抗裂性非常有利。粉煤灰二次水化的產(chǎn)物填充了混凝土的毛細孔，減少了混凝土中游離水的數(shù)量，阻斷了泌水路線，這就大大減小了因泌水和水份蒸發(fā)引起的失水收縮。粉煤灰的應(yīng)用提高了混凝土的密實性，也減少了骨料與膠合料間的沉縮變形。從而減少了混凝土的塑性收縮裂縫。粉煤灰水化后改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，增強了水泥石和骨料間的界面強度，減少泌水情況的發(fā)生，也減少了混凝土內(nèi)部缺陷，這些都降低了混凝土內(nèi)微裂縫出現(xiàn)的機率，提高了混凝土的抗裂能力。粉煤灰混凝土的水化熱峰值比普通混凝土明顯降低，峰值發(fā)生時間明顯推遲，減弱了混凝土構(gòu)件特別是大體積混凝土中的溫度梯度，減少了混凝土的內(nèi)外溫差，從而減小混凝土中的拉應(yīng)力，避免裂縫的出現(xiàn)。

　　粉煤灰可以降低混凝土的早期強度，減小初期彈性模量，提高早期應(yīng)力松弛能力，這對提高混凝土的抗裂性能有很大的好處。因為混凝土是一種彈、粘、塑性的混合體，收縮變形所產(chǎn)生的拉應(yīng)力部分會被徐變松弛所釋放，釋放后的實際應(yīng)力超過混凝土的抗拉應(yīng)力后混凝土才會出現(xiàn)裂縫。

　　四、提高混凝土的強度

　　雖然由于粉煤灰的水化速度慢而會導(dǎo)致混凝土的早期強度偏低，但粉煤灰混凝土的最終強度肯定不會低于普通混凝土。粉煤灰的活性是在堿性環(huán)境下才能激發(fā)出來的，因此它的水化速度比水泥慢，待水泥水化后，粉煤灰和水泥水化后產(chǎn)生的Ca(OH)₂ 反應(yīng)形成硅酸鈣凝膠，既改善了水泥石和粗骨料間的界面結(jié)構(gòu)，增強了界面薄弱層，又對水泥石孔結(jié)構(gòu)起到填實的作用，而且消耗了強度和穩(wěn)定性都較差的Ca(OH)₂，從而提高了混凝土的強度。另外，粉煤灰水化速度較慢，在相同水膠比的情況下可以使水泥的水化更充分，粉煤灰水化后產(chǎn)生的H₂O又會促進水泥的繼續(xù)水化，從而進一步提高了混凝土的強度。對于粉煤灰早期強度低的問題，一方面可以取較長時間的強度值作為評價混凝土強度等級的標準，如60d強度、90d強度等。另一方面，可以在加入粉煤灰的同時，再摻入活性較高的磨細礦渣粉，兩種材料復(fù)摻后，在混凝土強度發(fā)展上能起到互補的作用。

　　五、需注意的幾個問題

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　　較小摻量的粉煤灰只是一定程度上降低了混凝土的水_化熱，只有摻量超過25%時，粉煤灰對混凝土的性能才會有明顯的改善，粉煤灰混凝土最佳摻量范圍為30%-50%。但由于水泥本身所能提供的堿性環(huán)境是有限的，因此在未摻入粉煤灰活化劑的情況下，粉煤灰的摻量不宜大于20%，若要加大粉煤灰的摻量，就必須同時摻入粉煤灰活化劑。

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　　粉煤灰的水化反應(yīng)消耗了混凝土中的Ca(OH)₂，使混凝土的堿性降低，會加大混凝土的碳化深度。雖然不能因碳化問題而影響粉煤灰的推廣使用，但混凝土的碳化是混凝土耐久性的一個重要指標，應(yīng)給予足夠的重視。

　?。ㄈ┓勖夯业馁|(zhì)量控制

　　粉煤灰混凝土特別是大摻量的粉煤灰混凝土對粉煤灰的質(zhì)量要求比較高，而粉煤灰的質(zhì)量波動又比較大，電廠收集的可直接用于混凝土工程的只是很少數(shù)，這就要積極探索粉煤灰加工的先進方法，嚴格控制用于混凝土工程的粉煤灰質(zhì)量。只有選擇了質(zhì)量穩(wěn)定的粉煤灰，才能保證混凝土質(zhì)量的控制，才能有效推進粉煤灰在混凝土中的大規(guī)模應(yīng)用。

　　六、結(jié)語

　　粉煤灰作為一種活性礦物摻合料，對發(fā)展綠色高性能混凝土起到了越來越大的作用。粉煤灰是工業(yè)“三廢”之一，所造成惡劣的環(huán)境污染長期困擾著我們。隨著人們對粉煤灰研究和認識的深入，逐漸將其應(yīng)用到工程領(lǐng)域，變廢為寶。尤其在混凝土中，作為活性礦物摻合料得到了很大的開發(fā)和廣泛的應(yīng)用。

　　粉煤灰在混凝土中的充分應(yīng)用，既是提高和改善混凝土性能的需要，又是節(jié)能減排、保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要。開發(fā)利用大摻量粉煤灰綠色高性能混凝土，可以獲得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，有著十分重大的意義。