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(jié)構(gòu),提高混凝土密實(shí)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。本文闡述了粉煤灰對(duì)混凝土性能的影響, 討論了粉煤灰在混凝土中的作用.它可以改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu),提高混凝土的耐久性。

　　關(guān)鍵詞：建筑材料職稱論文發(fā)表,職稱論文發(fā)表,粉煤灰,混凝土,耐久性,影響因素

　　隨著現(xiàn)代建筑向大跨度高層化重載化方向發(fā)展以及使用環(huán)境的需要都要求使用高強(qiáng)混凝土，但是僅有高強(qiáng)混凝土還不能滿足現(xiàn)代混凝土的發(fā)展需要。現(xiàn)在的混凝土首先需要考慮的是高耐久性高工作性和高的體積穩(wěn)定性，因此，近年來(lái)逐步得到重視的是在高強(qiáng)混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的高性能混凝土。目前實(shí)現(xiàn)混凝土高強(qiáng)高性能的主要技術(shù)途徑是采用較小的水膠比，適當(dāng)粒徑的優(yōu)質(zhì)骨料，較高標(biāo)號(hào)的優(yōu)質(zhì)水泥，適當(dāng)細(xì)度的礦物摻合料，以及具有控制塌落度損失功能的超塑化劑。其中采用適當(dāng)細(xì)度的礦物摻合料已經(jīng)不僅僅是出于經(jīng)濟(jì)需要，而更主要是為了提高混凝土各種性能隨著高強(qiáng)高性能混凝土。應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料需求量越來(lái)越大，但許多優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料如硅粉沸石粉等由于受產(chǎn)地價(jià)格的限制不能滿足高強(qiáng)高性能混凝土全面發(fā)展應(yīng)用的需要而采用來(lái)源較廣的粉煤灰同樣可以配制出滿足工程需要的高強(qiáng)高性能混凝土。

　　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(xì)灰，由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成，可綜合利用其可燃成分后，常用來(lái)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(guó)當(dāng)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(wèn)題引起人們廣泛的關(guān)注。我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)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?fù)郊臃勖夯夜?jié)約了大量的水泥和細(xì)骨料，減少了用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，增強(qiáng)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(qiáng)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(jià)，提高水泥混凝土路面施工質(zhì)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(shù)手段，為水泥混凝土路面的發(fā)展應(yīng)用開(kāi)拓了新的空間。

　　1 粉煤灰材料的特性?

　　粉煤灰是一種均勻級(jí)配材料，粉煤灰不應(yīng)含團(tuán)塊、腐殖質(zhì)及其它雜質(zhì)，其粒徑介于0.005mm~0.10mm之間，處于粉質(zhì)砂土和粉質(zhì)粘土范圍內(nèi)。粉煤灰用作路基填筑材料時(shí)，粉煤灰的粒徑組成影響其壓實(shí)性能，粗顆粒含量較多的粉煤灰，內(nèi)摩阻角會(huì)增大，表現(xiàn)出一定的有利作用。?

　　1.1 粉煤灰的物理性質(zhì)?

　　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(duì)粉煤灰的X光衍射分析得出：粉煤灰中主要為玻璃質(zhì)，其次為莫來(lái)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(shí)心和空心圓形小球占很大比例，顆粒以非晶質(zhì)的玻璃質(zhì)體為主，是一種粒狀球形玻璃質(zhì)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(fù)合顆粒。毛細(xì)現(xiàn)象十分強(qiáng)烈，毛細(xì)水的上升高度與壓實(shí)度關(guān)系密切。在作為路面基層無(wú)機(jī)結(jié)合料時(shí)，粉煤灰的比表面積應(yīng)滿足2500cm2/g的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，以利于早期強(qiáng)度的發(fā)展和火山灰反應(yīng)。

　　1.2 粉煤灰的化學(xué)性質(zhì)?

　　粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，來(lái)源于煤中無(wú)機(jī)組分，而煤中無(wú)機(jī)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(dāng)其粒度較細(xì)并在有水條件時(shí)可與堿金屬或堿土金屬反應(yīng)生成膠凝性產(chǎn)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(qiáng)的自硬性。游離的石灰和未燃盡的碳是對(duì)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(yīng)，未燃盡的碳影響其壓實(shí)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(shì)。

　　2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(yīng)力裂縫，還能降低硬化混凝土的滲透性，提高混凝土耐化學(xué)(酸、硫酸鹽)腐蝕能力，降低氯離子滲透速率，防止堿—骨料反應(yīng)等等。增大混凝土的密實(shí)性，提到了混凝土自身的抗侵蝕能力，從而延長(zhǎng)了混凝土的使用壽命。

　　2.1 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(gè)綜合指標(biāo)。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(zhì)量密切相關(guān)，反應(yīng)了混凝土的抗?jié)B透性。粉煤灰的壓實(shí)度越大，滲透系數(shù)越小。煤粉灰的形態(tài)效應(yīng)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(shù)為1.9~7.6×10-5cm/s，而亞粘土的透系數(shù)約為1.48×10-7cm/s，煤粉灰活性效應(yīng)形成的凝膠對(duì)因取代水泥而減少的凝膠在數(shù)量上起到補(bǔ)充作用，使粉煤灰混凝土的強(qiáng)度提高，耐久性有所改善。水泥石的孔結(jié)構(gòu)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。向混凝土中摻入粉煤灰能大幅度提高混凝土的抗?jié)B性主要原因有以下兩點(diǎn)：

　　(1)溫峰削減和密實(shí)效應(yīng)

　　粉煤灰能顯著的降低水泥水化產(chǎn)生的溫升。因?yàn)椋�在保持混凝土的膠結(jié)材總量不變的條件下，它的摻入能相應(yīng)地降低了混凝土中水泥的用量。因而，水泥的水化熱量降低，摻量增大時(shí)，降低更多。盡管其本身在混凝土中將產(chǎn)生火山灰反應(yīng)，要放出水化熱，但是，這種反應(yīng)滯后于水泥水化反應(yīng)，而且時(shí)間也拉得很長(zhǎng)，其反應(yīng)熱可以忽略。

　　(2)火山灰活性效應(yīng)和吸附作用

　　粉煤灰顆粒含有活性 Si02和 AL2O3 ，它們不斷吸收水泥水化生成Ca(OH)2 ，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，填充水泥石毛細(xì)孔。水泥粒子之間填充性并不好，通常其平均粒徑為 20-30μm ，而粉煤灰的平均粒徑比水泥小，超細(xì)粉煤灰更小，平均粒徑 3-6μm。因此，如果在水泥中摻入粉煤灰，則可大幅度改善膠凝材料顆粒的填充性，提高水泥石的致密度。純粉煤灰的相對(duì)密度比水泥的相對(duì)密度要小，在取代重量相當(dāng)?shù)乃�泥時(shí)，可使細(xì)顆粒含量增多，這些顆粒填充在水泥粒子之間和界面的空隙中，使水泥石結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)更為致密。同時(shí)，粉煤灰中活性成分火山灰反應(yīng)生成的水化硅酸鈣能填塞水泥石中毛細(xì)孔隙，堵塞滲透通道，從而使混凝土的抗?jié)B性大幅提高。

　　2.2 抗凍性?

　　抗凍性指被冷卻的生物，在體內(nèi)已出現(xiàn)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(qiáng)度。混凝土的抗凍能力隨粉煤灰摻量的增加而降低;混凝土的引氣量和強(qiáng)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(yīng)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。混凝土強(qiáng)度越高，滿足抗凍性所必需的引氣量越低。強(qiáng)度高，抗凍性就好。所以，抗凍性與試體密實(shí)程度有一定關(guān)系。

　　2.3 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(yīng)， 也就是“碳酸氣作用”。按碳化程度可分為三個(gè)區(qū)，靠外部的完全碳化區(qū);內(nèi)部的未碳化區(qū);中間的碳化反應(yīng)區(qū)。抗壓強(qiáng)度與炭化速率的關(guān)系：摻粉煤灰混凝土的碳化速率均不同程度的高于同強(qiáng)度的基準(zhǔn)混凝土，當(dāng)前者的強(qiáng)度超過(guò)后者一定幅度時(shí), 兩者才可能有相同的抗碳化能力，影響其碳化速率的兩個(gè)本質(zhì)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(shí)摻用粉煤灰和減水劑的技術(shù)措施，可以更好地發(fā)揮粉煤灰的效應(yīng)，保證提高粉煤灰的抗碳化能力。

　　(1)如用粉煤灰取代部分水泥，使得混凝土中水泥熟料的含量降低，析出的氫氧化鈣數(shù)量必然減少，同時(shí)粉煤灰二次水化反應(yīng)(主要吸收 Ca(OH)2)生成水化硅酸鈣，均導(dǎo)致混凝土堿度降低，亦即混凝土抗碳化性能降低，這是不利的一方面。

　　(2)粉煤灰的微集料填充效應(yīng)，能使混凝土孔隙細(xì)化，結(jié)構(gòu)致密，在一定程度上能延緩碳化的程度，但是對(duì)防碳化擴(kuò)散來(lái)說(shuō)，是達(dá)不到混凝土的要求的。對(duì)于粉煤灰的不利影響，現(xiàn)在已有相應(yīng)的措施加以改善。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粉煤灰摻量等于或小于 40 、復(fù)摻礦渣粉至總量為 60%,70% 和 80% 時(shí)，混凝土碳化深度均比單摻 60% 粉煤灰混凝土的要低 ; 粉煤灰摻量為 50% 、礦渣粉摻量為 10% 時(shí)，混凝土的碳化深度也比單摻 60% 粉煤灰的要低得多。即使用粉煤灰與礦渣粉的復(fù)摻技術(shù)可顯著緩和單摻粉煤灰混凝土抗碳化能力的下降，或在保持抗碳化性能不下降的情況下，可提高混凝土中摻合料的總量，降低水泥用量。

　　2.4 粉煤灰對(duì)混凝土收縮性能的影響

　　由表可知，隨著齡期的延長(zhǎng)，混凝土的收縮值逐漸變大;隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土同齡期的收縮值逐漸變小。

　　不同粉煤灰摻量的混凝土各齡期的收縮值混凝土中的水泥灰漿水化反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物的體積小于水泥和水的體積之和，混凝土中的水化反應(yīng)和收縮同時(shí)進(jìn)行。摻入粉煤灰后，未發(fā)生二次水化反應(yīng)的粉煤灰的細(xì)微顆粒填充于混凝土中不夠致密的孔隙中，使原本填充其中的水分被釋放出來(lái)，避免了混凝土內(nèi)孔隙坍塌的發(fā)生，可有效抑制混凝土的收縮，但隨著粉煤灰的水化程度的增加，這種抑制力逐漸減弱，混凝土的收縮依然會(huì)逐漸增加。增加粉煤灰的摻量，可更有效的抑制混凝土的收縮。

　　2.5抗硫酸鹽能力

　　在混凝土中摻入粉煤灰，能減少水泥用量即減少了由水泥帶入的 C3A 含量，也減少了水泥水化生成的Ca(OH)2量，從而減少了與侵蝕溶液中侵蝕介質(zhì)反應(yīng)的Ca(OH)2量 ;粉煤灰中活性成分的火山灰反應(yīng)，減少了混凝土水化物中的游離 Ca(OH): 量，使得形成具有膨脹破壞作用的鈣磯石反應(yīng)也相應(yīng)減少，同時(shí)反應(yīng)生成的水化硅酸鈣填塞了水泥石中毛細(xì)孔隙，增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)度，也降低了硫酸鹽侵蝕介質(zhì)的侵入與腐蝕速度

　　2.6抗堿一集料反應(yīng)能力

　　摻粉煤灰能降低混凝土的堿性，有效抑制堿一集料反應(yīng)。有關(guān)試驗(yàn)研究表明，高摻量粉煤灰混凝土浸泡在 1 當(dāng)量濃度的 NaOH 溶液中的膨脹量比相同條件下普通混凝土明顯要低。

　　總之，粉煤灰混凝土的耐久性問(wèn)題是一個(gè)綜合性問(wèn)題，抗凍性和抗碳化能力是粉煤灰混凝土耐久性兩個(gè)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(wèn)題,粉煤灰已經(jīng)成為對(duì)混凝土改性的一種重要組分。提高混凝土的耐久性對(duì)實(shí)現(xiàn)建筑可持?jǐn)喟l(fā)展戰(zhàn)略,更好地應(yīng)用資源、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境,都具有非常重要的意義。

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