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粉煤灰特性及其对砼性能的影响

0引言

粉煤灰是燃煤发电站锅炉中煤粉充分燃烧后所产生的细粒灰

尘，即通常所说的飞灰，在中国燃煤发电站于本世纪30年代，当

时粉煤灰作为一种废料不经任何处理就排入大气。50年代初，有关

部门开始着手于粉煤灰的综合利用研究，至1989年已达26%，但利

用率远跟不上排放量的增长，预计本世纪末将达到1.2~1.5亿吨/

年，不仅占用了大量宝贵的可耕地资源，而且严重污染环境，基于

以上原因，笔者认为粉煤灰砼将会使人们认识到粉煤灰的另一方

面。

1粉煤灰的性能及其品质

1.1粉煤灰的外观和颜色

粉煤灰类似水泥，颜色因组成、细度变化很大，低钙粉煤灰随

组分中碳的含量变化，颜色可由乳白色变到灰黑色，高钙粉煤灰因

大量氧化钙的存在，一般呈浅黄色。在商品粉煤灰的生产控制中，

粉煤灰的颜色是质量评定指标比较关键，含碳量多少和细度可以通

过颜色体现出来。

1.2需水量比

相较于其它品种火山灰来说，粉煤灰在很多方面都占有绝对的

优势。将粉煤灰掺入灰混凝土中，往往能节省混凝土所需水量。

近几年来，很多单位和部门开始关注粉煤灰的用水量，对于砼

基本组分而言，除胶凝材料是活性组分外，水其实也是活性组分的

一种。水在水泥和粉煤灰的水化反应中发挥着相当重要的作用，而

且混凝土中的多余水份形成毛细孔、凝胶孔等孔隙，这会大大妨碍

混凝土的结构及使用性能。

1.3火山灰活性指数

粉煤灰是由各种性状的颗粒混合堆聚的粒群，只有硅酸盐、铝

硅酸盐玻璃体的微细颗粒才能在碱性溶液中显示出火山灰反应的

性质，以及具有生成胶凝性能的水化产物的性能。

1.4安定性和干缩性

粉煤灰品质指标中安定性指标也是一个与化学性质有关的物理

指标，测定粉煤灰安定性的目的主要是避免粉煤灰中有害的化学成

分影响混凝土的耐久性。其试验方法往往与水泥安定性的试验方法

相同。astmc618规定：蒸压后试件的膨胀和收缩值不超过0.8%，

astm标准中对粉煤灰的碱反应作为非常强制性指标，还规定，14d

龄期砂浆试件的膨胀不大于0.02%。干缩性，一般情况下都作为非

强制性的粉煤灰品质指标，要求28d龄期试件干缩增加率不大于

0.03%。

1.5烧失量

粉煤灰中未燃尽的碳可按燃失量指标来估量。由于碳的稳定性

不好，所以碳粒一向被认为是对混凝土有害的物质。现在，通过大

量研究工作，已证实粉煤灰中碳粒体积是比较安定的，也不会对混

凝土中的钢筋有害。但由于一碳粒具有疏松多孔结构，在塑性成型

过程中需经吸收大量水份，提高了标准稠度需水量，凝结后留下大

量孔隙，从而降低了制品强度，特别是降低了制品的抗渗及抗冻效

果。并且于一般碳粒粒径较粗，在制品中成为微集料，但它本身抗

压强度又很低，同时也与活性骨料粘结成牢固的骨架结构。另外，

在化学性质上，碳粒作为隋性物料，它的存在就意味着活性材料组

分的减少。

1.6含水量

粉煤灰中水份的存在往往会使活性降低，产生一定的粘附力易

于结团，影响干状粉煤灰的包装运输贮存和应用。因此一般的规范

都将它限制在3%以下。

2粉煤灰对砼性能的影响

2.1对所拌砼性能的影响

2.1.1和易性

新拌砼的和易性受浆体的体积、水灰比和配合比设计，以及骨

料形状、级配和孔隙率等因素的影响。在新拌砼中掺加粉煤灰可增

加浆体体积，也可以用粉煤灰代替等质量的水泥，与水泥的体积相

比，粉煤灰的体积要大至少30%，在根据强度要求按质量比大于1：

1（又称超量取代），若采用粉煤灰代替水泥，细屑含量因掺入了粉

煤灰而有所增加，所以增大了浆体——集料比。集料间的孔隙被足

够的浆体填充，集料的颗粒被包裹以后显得润滑了，大大提高了新

拌砼的粘聚性、可塑性。

2.1.2泌水性

掺入适量的粉煤灰，可使细集料中细屑的不足、中断砂浆基体

中泌水渠道的连续性得以改善，而且用粉煤灰取代水泥，在同样稠

度下会使混凝土的用水量有不同程度的降低，因而掺用粉煤灰对防

止新拌砼的泌水是不利的。

2.1.3凝结时间

一般情况下，掺加低钙粉煤灰能延长所拌砼的凝结时间，如掺

加高钙粉煤灰可能使凝结时间延长，但也可能减少或对凝结时间没

有明显影响。粉煤灰的掺量越大，气温越低，缓凝时间越长，这对

热天施工以及一些要求缓凝的混凝土工程来说较为有利。

2.1.4引气