粉煤灰化學(xué)成分

粉煤灰是火力發(fā)電廠的煤粉在鍋爐中燃燒后排出的一種具有活性的灰色人工火山灰質(zhì)材料，其具有表面效應(yīng)、填充效應(yīng)和火山灰活性效應(yīng)。表面效應(yīng)是指粉煤灰表面可以吸附漿體中的某些離子，有利于粉煤灰固化混凝土中的某些有害離子以及可以作為晶核形成水化產(chǎn)物填充效應(yīng)是指粉煤灰與水泥顆粒粒徑的差異可以填充水泥和骨料孔隙中，能減小混凝土的孔隙率，增加混凝土密實(shí)性；火山灰活性效應(yīng)是指粉煤灰中的活性SiO2與水泥水化產(chǎn)物CH發(fā)生二次反應(yīng)，生成C-S-H凝膠填充骨料——水泥漿體界面層孔隙，改善混凝土界面結(jié)構(gòu)，提高強(qiáng)度和耐久性。因此，在混凝土中使用粉煤灰不僅可以降低成本獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)粉煤灰的使用使得混凝土的各方面性能得到改善。

（一）劣質(zhì)粉煤灰的特點(diǎn)

粉煤灰作為一種十分常見(jiàn)的礦物摻合料，其質(zhì)量差別很大，經(jīng)常有劣質(zhì)粉煤灰混入，給生產(chǎn)和質(zhì)量控制帶來(lái)麻煩。這里所說(shuō)的劣質(zhì)粉煤灰主要包括分Ⅲ級(jí)灰和統(tǒng)灰以及假灰和不適合商品混凝土使用的粉煤灰。這些劣質(zhì)粉煤灰的主要特點(diǎn)是：玻璃珠體少，需水量大，使用后易造成混凝土泌水或滯后泌水，不但不能改善混凝土和易性，反而降低混凝土的工作性能。此外，劣質(zhì)粉煤灰的使用易導(dǎo)致混凝土28d強(qiáng)度不足，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)低，造成混凝土工程質(zhì)量不合格。

（1）細(xì)度超標(biāo)

采用45um方孔篩做篩析試驗(yàn)，劣質(zhì)粉煤灰的細(xì)度通常在30%以上的粉煤灰。粉煤灰中粗顆粒較多，海綿體多，含炭量高，“兩多一高”使粉煤灰的填充效應(yīng)下降，吸水性和吸附外加劑能力增加，混凝土工作性能明顯變差，28d活性也會(huì)隨之下降。在加上玻璃體微珠少，起不到“滾珠軸承”潤(rùn)滑作用。

（2）燒失量超標(biāo)

劣質(zhì)粉煤灰的燒失量較高，顏色相對(duì)較黑，有的呈褐色。劣質(zhì)粉煤灰中粗顆粒較多，炭粒較多，吸水量大，在吸水的同時(shí)也吸附溶解在水中的外加劑，造成與減水劑相容性差，而且坍落度損失快。增加工地加水的風(fēng)險(xiǎn)，降低混凝土強(qiáng)度，增加混凝土開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

（3）游離氧化鈣超標(biāo)

劣質(zhì)粉煤灰中含量過(guò)多游離氧化鈣水化生成氫氧化鈣體積膨脹，不但還會(huì)造成安定性檢驗(yàn)周期變長(zhǎng)。當(dāng)游離氧化鈣超標(biāo)時(shí)，應(yīng)特別小心，先進(jìn)行試驗(yàn)確定能否使用。

（4）三氧化硫超標(biāo)

使用三氧化硫超標(biāo)的粉煤灰，應(yīng)注意其對(duì)混凝土的體積安定性和凝結(jié)時(shí)間的影響，一般會(huì)造成安定性不合格，混凝土凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。遇到三氧化硫超標(biāo)的粉煤灰應(yīng)先做安定性試驗(yàn)和凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)，當(dāng)然安定性和凝結(jié)時(shí)間不僅與三氧化硫的含量有關(guān)，也與所用的水泥品種有關(guān)系。

（5）顏色異常

一般粉煤灰的顏色為灰色或淺灰色，如果粉煤灰顏色偏黑、偏白、偏紅或黃褐，有可能是不良成份超標(biāo)，應(yīng)進(jìn)一步試驗(yàn)分析，慎重使用。

（6）摻有石灰石粉的粉煤灰

有部分供應(yīng)商摻入石灰石粉對(duì)粉煤灰進(jìn)行造假，石灰石粉遇酸反應(yīng)起氣泡，檢驗(yàn)時(shí)可以采取用稀冷鹽酸滴定的方法，觀察是否發(fā)生劇烈起泡，來(lái)鑒別粉煤灰是否含有石粉。但石灰?guī)r中含有一種叫白堊石的白色、疏松的土狀巖石，主要由粉末狀的方解石組成，遇酸不起泡遇到這種情況，可以使用40倍以上放大鏡或顯微鏡觀察粉煤灰的玻璃珠體含量，若玻璃體偏少或無(wú)玻璃珠體，不規(guī)則白色發(fā)光晶體多，應(yīng)檢測(cè)粉煤灰活性指數(shù)后，再?zèng)Q定是否使用。

（二）優(yōu)質(zhì)粉煤灰對(duì)混凝土的性能影響

（1）粉煤灰的摻加對(duì)混凝土工作性能的影響

首先，粉煤灰“填充效應(yīng)”可以改善水泥與粉煤灰組成的二元膠凝材料體系的顆粒級(jí)配，降低降凝材料的空隙率，進(jìn)而使填充在水泥顆粒間的“填充水”釋放出來(lái)，改善混凝土的工作性。其次，粉煤灰中含有大量的球形玻璃體，在混凝土中起到“滾珠、軸承”潤(rùn)滑效應(yīng)，減少顆粒間的摩擦力，進(jìn)而改善混凝土的工作性。再次，粉煤灰的活性大大低于水泥活性，可以降低混凝土坍落度損失。此外，粉煤灰對(duì)外加劑的吸附僅僅存在表面的物理吸附，優(yōu)質(zhì)粉煤灰對(duì)外加劑的吸附低于水泥，混凝土中使用優(yōu)質(zhì)粉煤灰相當(dāng)于增加外加劑用量，混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。最后，粉煤灰的密度小于水泥，等量取代水泥后，混凝土中的漿體量增加，改善混凝土的粘聚性，提高抗離析能力，減水泌水，從而改善了混凝土的工作性能，使混凝土具有更好的流動(dòng)性、密實(shí)性、勻質(zhì)性，便于混凝土的施工。

實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量?jī)?yōu)良的粉煤灰具有一定的減水作用，當(dāng)摻量<50%時(shí)，需水量減小幅度較大；而當(dāng)摻量>50%時(shí)，需水量減小幅度很小。粉煤灰有無(wú)減水性以及減水性的大小與其質(zhì)量有很大的關(guān)系，因此應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，不宜盲目偏信。

（2）粉煤灰的摻加對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

由于粉煤灰自身不能進(jìn)行水化反應(yīng)，其只能與水泥水化產(chǎn)物進(jìn)行二次水化，因此，用粉煤灰等量替代水泥后，早期強(qiáng)度將會(huì)降低，隨著二次水化的進(jìn)行，中后期會(huì)達(dá)到甚至超過(guò)不摻粉煤灰的混凝土。隨著粉煤灰替代水泥量的增加，早期強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)摻量小于20%左時(shí)，對(duì)混凝土7d強(qiáng)度影響不大；當(dāng)摻量>30%時(shí)，混凝土早期強(qiáng)度明顯降低。但摻加粉煤灰的混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，而且在一定范圍內(nèi)(<50%)隨粉煤灰摻量增加而增大。在混凝土中摻入粉煤灰替代水泥時(shí)，要進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)，以確定其最佳摻量。此外，在施工中還要注意摻粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度較低的特點(diǎn)。

（3）粉煤灰的摻加對(duì)混凝土耐久性能的影響

隨著粉煤灰混凝土的廣泛應(yīng)用，其耐久性成為研究學(xué)者的重點(diǎn)研究對(duì)象。粉煤灰混凝土的耐久性主要包括混凝土的抗?jié)B性、抗碳化能力、抗鋼筋銹蝕和化學(xué)侵蝕性能等。

在混凝土抗?jié)B性方面，以粉煤灰代替部分水泥，降低水灰比或在保持水灰比不變前提下提高粉煤灰用量，可以提高混凝土的抗?jié)B性能。

在混凝土抗碳化能力方面，粉煤灰混凝土的碳化深度值隨時(shí)間的延長(zhǎng)而加大，其早期的碳化深度值增大較快，而碳化深度的后期增長(zhǎng)相對(duì)較慢。隨著粉煤灰摻量的增加，粉煤灰混凝土碳化速度增加，當(dāng)粉煤灰摻量高于50%時(shí)，碳化速度增加的更為迅速。所以，應(yīng)控制粉煤灰的摻量，設(shè)計(jì)合理的混凝土配合比，從而提高摻粉煤灰混凝土的耐久性能。由于粉煤灰用量的增加會(huì)增加碳化深度，降低混凝土內(nèi)部堿度，會(huì)誘發(fā)誘發(fā)鋼筋銹蝕，最終導(dǎo)致其鋼筋銹蝕程度增加，因此應(yīng)控制粉煤灰的摻量，設(shè)計(jì)合理的混凝土配合比。

凡由粉煤灰和其它原料經(jīng)一定的工藝制作而成的可用于工業(yè)和民用建筑的材料，簡(jiǎn)稱粉煤灰建材。例:由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰，適量石膏磨細(xì)而成的水硬性膠凝材料，稱粉煤灰水泥。

用粉煤灰摻加一定的膠凝材料，外加劑和輔助原料等制成的不同產(chǎn)品，分別稱為:粉煤灰干粉砂漿，粉煤灰陶粒，粉煤灰空心砌塊，粉煤灰空心磚，粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)磚、粉煤灰陶粒地面磚，粉煤灰加汽混凝土，粉煤灰保溫隔墻板等。