淺談粉煤灰對混凝土耐久性的影響

　　摘 要：粉煤灰是具有火山灰活性的摻合材后，合理的摻加粉煤灰，能夠降低混凝土初期水化熱的不利影響。粉煤灰能夠改善混凝土的性能，使混凝土坍落度增加、需水量降低，改善孔結構，提高混凝土密實程度，改善耐久性。由于粉煤灰混凝土的性能較好，因而也被用在各種大大小小的工程中，其使用變得日益廣泛。

　　關鍵詞：粉煤灰；鋼筋混凝土；耐久性；影響因素

　　粉煤灰是煤在鍋爐中燃燒后形成的被煙氣攜帶出爐膛的細灰，由有機物和無機物組成，可綜合利用其可燃成分后，常用來作混凝土的摻合料。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，粉煤灰是我國當前排量較大的工業(yè)廢渣之一，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加，粉煤灰的處理和利用問題引起人們廣泛的關注。我國高等級公路建設發(fā)展迅速，許多省份都在高速公路上修建了大量的水泥混凝土路面。在混凝土中適量地摻加粉煤灰節(jié)約了大量的水泥和細骨料，減少了用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，增強了混凝土的可泵性，減少了混凝土的徐變、水化熱、熱能膨脹性，增強了混凝土抗?jié)B能力，增加了混凝土的修飾性。降低了工程造價，提高水泥混凝土路面施工質量和施工效率，是改善水泥混凝土路面使用效果的有效技術手段，為水泥混凝土路面的發(fā)展應用開拓了新的空間。下面就談談自己的膚淺看法。

　　1 粉煤灰材料的特性

　　粉煤灰是一種均勻級配材料，粉煤灰不應含團塊、腐殖質及其它雜質，其粒徑介于0.005mm~0.10mm之間，處于粉質砂土和粉質粘土范圍內。粉煤灰用作路基填筑材料時，粉煤灰的粒徑組成影響其壓實性能，粗顆粒含量較多的粉煤灰，內摩阻角會增大，表現出一定的有利作用。

　　1.1 粉煤灰的物理性質

　　粉煤灰外觀光滑而松軟，呈粒狀，粒徑較小，部分顆粒尺寸小于10μm，具有較大的比表面積。對粉煤灰的X光衍射分析得出：粉煤灰中主要為玻璃質，其次為莫來石、石英，還有少量的方解石、水云母、高嶺石、綠泥石等。粉煤灰是由各種形狀的顆粒組成的混合物，實心和空心圓形小球占很大比例，顆粒以非晶質的玻璃質體為主，是一種粒狀球形玻璃質組成。在外荷載作用下，粉煤灰具有一定的壓縮性，同比粘性土其壓縮變形要小的多。粉煤灰的不規(guī)則顆粒包括多孔狀玻璃體、多孔碳粒以及其他碎屑和復合顆粒。毛細現象十分強烈，毛細水的上升高度與壓實度關系密切。在作為路面基層無機結合料時，粉煤灰的比表面積應滿足2500cm2/g的規(guī)定標準，以利于早期強度的發(fā)展和火山灰反應。[1]

　　1.2 粉煤灰的化學性質

　　粉煤灰是一種火山灰質材料，來源于煤中無機組分，而煤中無機組分以粘土礦物為主，含有少量的黃鐵礦、方解石、石英等礦物。當其粒度較細并在有水條件時可與堿金屬或堿土金屬反應生成膠凝性產物；另一類是硫鈣型粉煤灰，粉煤灰硅鋁含量少，石灰和硫的含量較高，屬高鈣灰范疇，具有較強的自硬性。游離的石灰和未燃盡的碳是對工程有影響的主要成分，游離的石灰能夠影響粉煤灰的火山灰反應，未燃盡的碳影響其壓實性能。鋁、硅形成了活性成分，粉煤灰的密度小，這就是其在公路中利用的優(yōu)勢。

　　2 粉煤灰影響混凝土施工的性能

　　粉煤灰能夠改變混凝土和易性，增加混凝土的粘性，減少混凝土的離析與泌水，降低混凝土中堿基料的反應，能夠節(jié)約水泥的用量。有水存在時，粉煤灰可以與混凝土中的進行二次反應，生成難溶的水化硅酸鈣凝膠，不僅降低了溶出的可能，也填充了混凝土內部的孔隙，對混凝土強度和抗?jié)B性都有提高作用。

　　2.1 和易性

　　混凝土拌和物在拌和、運輸、澆筑過程中，便于施工的技術性能。和易性是一項綜合的技術性質，它與施工工藝密切相關。水泥品種、骨料種類、粒形和級配、外加劑、時間、溫度等，都對混凝土拌和物的和易性有一定影響。和易性通常包括有流動性、保水性和粘聚性等三個方面的含義。混凝土拌和物的和易性是流動性、粘聚性和保水性的綜合體現，混凝土的流動性、粘聚性和保水性之間既互相聯系，又常存在矛盾。因此，在一定施工工藝的條件下，混凝土的和易性是以上三方面性質的矛盾統(tǒng)一。

　　2.2 泌水

　　泌水是混凝土在攤鋪以后凝結以前，從外觀上看來在表面出現水分的一種現象。混凝土在運輸、振搗、泵送的過程中出現粗骨料下沉，水分上浮的現象稱為混凝土泌水。泌水會引起麻面、塑性開裂、表層混凝土強度降低等問題。摻和粉煤灰能夠減少混凝土的泌水，因為粉煤灰含有較多的微細顆粒，有助于截斷混凝土內泌水的通道。

　　2.3 泵送性能改善

　　所謂泵送性能，是指混凝土拌合物具有能順利通過輸送管道、不阻塞、不離析、塑性良好的性能。泵送劑是流化劑中的一種，它除了能大大提高拌合物流動性以外，還能使混凝土在 60 ～ 180min 內保持其流動性，剩余坍落度應不小于原始的 55 ％。粉煤灰與水泥細度相近或比水泥還細，粘聚性強，提高了抗離析能力，提高了混凝土的穩(wěn)定性，對砂漿體提供了補充的細顆粒。保持混凝土可泵性和勻質性。摻和粉煤灰的混凝土坍落度損失小，凝結時間延長，延長了允許的運送時間和運送距離，擴大了泵送混凝土的應用范圍，改變了混凝土的泵送性能，延長泵送機械使用壽命。混凝土拌合物的泵送性能與多種因素有關，其中最重要的是水泥漿體的數量與水泥漿體的黏度。[2]

　　3 粉煤灰混凝土的耐久性

　　粉煤灰混凝土降低了混凝土水化熱，防止混凝土熱應力裂縫，還能降低硬化混凝土的滲透性，提高混凝土耐化學（酸、硫酸鹽）腐蝕能力，降低氯離子滲透速率，防止堿—骨料反應等等。增大混凝土的密實性，提到了混凝土自身的抗侵蝕能力，從而延長了混凝土的使用壽命。

　　3.1 滲透性

　　粉煤灰的滲透性包括透水性、透氣性和透離子性等，是一個綜合指標。混凝土抵抗氯離子滲透的能力和混凝土配合比、原材料、施工質量密切相關，反應了混凝土的抗?jié)B透性。粉煤灰的壓實度越大，滲透系數越小。煤粉灰的形態(tài)效應能夠減少新拌混凝土的用水量并能降低初始水灰比。粉煤灰的滲透系數為1.9~7.6×10-5cm/s，而亞粘土的透系數約為1.48×10-7cm/s，煤粉灰活性效應形成的凝膠對因取代水泥而減少的凝膠在數量上起到補充作用，使粉煤灰混凝土的強度提高，耐久性有所改善。水泥石的孔結構發(fā)生變化，因而抗?jié)B性明顯提高，粉煤灰的滲透性比土優(yōu)越。

　　3.2 抗凍性

　　抗凍性指被冷卻的生物，在體內已出現冰晶的狀態(tài)下仍能生存的特性。粉煤灰混凝土的抗凍性主要取決于強度?；炷恋目箖瞿芰﹄S粉煤灰摻量的增加而降低；混凝土的引氣量和強度是影響普通混凝土和粉煤灰混凝土抗凍性的決定性因素。滿足抗凍性要求的引氣量取決于相應的混凝土強度等級。混凝土強度越高，滿足抗凍性所必需的引氣量越低。強度高，抗凍性就好。所以，抗凍性與試體密實程度有一定關系。

　　3.3 抗碳化能力

　　混凝土碳化作用是指碳酸氣或含碳酸氣的水與混凝土中的氫氧化鈣作用生成碳酸鈣的反應， 也就是“碳酸氣作用”。按碳化程度可分為三個區(qū)，靠外部的完全碳化區(qū)；內部的未碳化區(qū)；中間的碳化反應區(qū)?？箟簭姸扰c炭化速率的關系：摻粉煤灰混凝土的碳化速率均不同程度的高于同強度的基準混凝土，當前者的強度超過后者一定幅度時， 兩者才可能有相同的抗碳化能力，影響其碳化速率的兩個本質因素是混凝土的堿度與滲透性。水泥用量不減少，再外摻粉煤灰取代部分砂子，粉煤灰混凝土抗碳化能力就可以增加，同時摻用粉煤灰和減水劑的技術措施，可以更好地發(fā)揮粉煤灰的效應，保證提高粉煤灰的抗碳化能力[3]。

　　總之，粉煤灰混凝土的耐久性問題是一個綜合性問題，抗凍性和抗碳化能力是粉煤灰混凝土耐久性兩個重要的方面。利用粉煤灰已不僅僅是取代水泥、節(jié)約能源以及減少環(huán)境污染的問題，粉煤灰已經成為對混凝土改性的一種重要組分。提高混凝土的耐久性對實現建筑可持斷發(fā)展戰(zhàn)略，更好地應用資源、節(jié)約能源和保護環(huán)境，都具有非常重要的意義。