当前位置：浅析粉煤灰用于混凝土四作用
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。随着工业的发展，粉煤灰排放量将逐年增加，合理地推广和应用粉煤灰不仅能节约土地和能源，而且能保护和治理环境。粉煤灰作为一种人工火山灰质材料，在混凝土中作为掺和料，可以改善性能，节约水泥，提高工程质量和降低成本。下面就粉煤灰用于混凝土中的作用浅谈一下。
一、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级配， 填充混凝土部分空隙， 提高了混凝土的密实度。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细孔， 进一步提高了混凝土的密实度。从而提高了混凝土的抗渗性和抗化学腐蚀性等，使混凝土的耐久性得到提高。粉煤灰的火山灰化学反应， 消耗了混凝土中大量的Ca（OH）2 和游离CaO， 可以减少硫酸盐侵蚀混凝土生成钙矾石的机会，也可以非常有效地抑制碱骨料反应， 从而避免混凝土发生膨胀破坏。
粉煤灰的水化反应消耗了混凝土中的Ca（OH）2会使混凝土孔隙水的碱性降低， 而可能减弱钢筋表面形成的碱性保护膜， 使粉煤灰混凝土的抗钢筋锈蚀能力有减弱趋势， 但由于粉煤灰混凝土的密实性的提高， 大大减小了氯离子侵入的可能， 所以现有的实验和研究并未发现粉煤灰混凝土的抗钢筋腐蚀能力明显低于普通混凝土。
二、改善混凝土的工作性能
混凝土的工作性能主要表现在混凝土的流动性、粘聚性和保水性等方面。粉煤灰掺入混凝土后， 降低了混凝土的砂率， 从而可以减少细骨料对运输管壁的摩擦； 粉煤灰中含有的球状玻璃体， 填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层； 粉煤灰对水泥颗粒起到物理分散作用， 使它们分布得更均匀， 阻止了水泥颗粒的粘聚。这些都有效提高了混凝土的流动性。由于粉煤灰的活性是在水泥水化后的碱性环境中被激发的， 因此它并不参加初期的水化反应， 在相同水胶比和胶凝材料用量的情况下， 就相对提高了混凝土水化初期的水灰比， 从而提高了混凝土的流动性和粘聚性。粉煤灰延缓了初期的水化反应， 还可以明显减少坍落损失， 满足混凝土运输、浇筑的要求。粉煤灰在混凝土中可以弥补水泥用量和细集料的细粉部分的不足， 有利于提高混凝土的保水性， 还可以堵截泌水的通道， 从而减少泌水现象。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质量， 也使混凝土的自密实和高可泵性成为可能。
三、提高混凝土的强度
虽然由于粉煤灰的水化速度慢而会导致混凝土的早期强度偏低， 但粉煤灰混凝土的最终强度肯定不会低于普通混凝土。粉煤灰的活性是在碱性环境下才能激发出来的， 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产生的Ca（OH）2 反应形成硅酸钙凝胶， 既改善了水泥石和粗骨料间的界面结构， 增强了界面薄弱层， 又对水泥石孔结构起到填实的作用， 而且消耗了强度和稳定性都较差的Ca（OH）2， 从而提高了混凝土的强度。另外， 粉煤灰水化速度较慢， 在相同水胶比的情况下可以使水泥的水化更充分， 粉煤灰水化后产生的H2O又会促进水泥的继续水化， 从而进一步提高了混凝土的强度。对于粉煤灰早期强度低的问题， 一方面可以取较长时间的强度值作为评价混凝土强度等级的标准， 如60d强度、90d强度等。另一方面， 可以在加入粉煤灰的同时， 再掺入活性较高的磨细矿渣粉， 两种材料复掺后， 在混凝土强度发展上能起到互补的作用。
粉煤灰可以降低混凝土的早期强度， 减小初期弹性模量， 提高早期应力松弛能力， 这对提高混凝土的抗裂性能有很大的好处。因为混凝土是一种弹、粘、塑性的混合体， 收缩变形所产生的拉应力部分会被徐变松弛所释放， 释放后的实际应力超过混凝土的抗拉应力后混凝土才会出现裂缝。
四、提高混凝土的抗裂性能
粉煤灰的掺入减少了水泥用量， 从而减少水泥水化过程中的硬化收缩， 事实上， 粉煤灰混凝土的硬化收缩甚至是负的， 也就是说它的硬化过程是微膨胀变形的， 这对混凝土的抗裂性非常有利。粉煤灰二次水化的产物填充了混凝土的毛细孔， 减少了混凝土中游离水的数量， 阻断了泌水路线， 这就大大减小了因泌水和水份蒸发引起的失水收缩。粉煤灰的应用提高了混凝土的密实性， 也减少了骨料与胶合料间的沉缩变形。从而减少了混凝土的塑性收缩裂缝。粉煤灰水化后改善了混凝土的微观结构， 增强了水泥石和骨料间的界面强度， 减少泌水情况的发生， 也减少了混凝土内部缺陷， 这些都降低了混凝土内微裂缝出现的机率， 提高了混凝土的抗裂能力。粉煤灰混凝土的水化热峰值比普通混凝土明显降低， 峰值发生时间明显推迟， 减弱了混凝土构件特别是大体积混凝土中的温度梯度， 减少了混凝土的内外温差， 从而减小混凝土中的拉应力， 避免裂缝的出现。
粉煤灰在混凝土中的充分应用，既是提高和改善混凝土性能的需要，又是节能减排、保护环境，实现可持续发展的需要。所以我们一定要做好粉煤灰的综合利用，变废为宝！
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