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。本文闡述了粉煤灰對混凝土性能的影響, 討論了粉煤灰在混凝土中的作用.它可以改善混凝土內部結構,提高混凝土的耐久性。

　　關鍵詞：建筑材料職稱論文發表,職稱論文發表,粉煤灰,混凝土,耐久性,影響因素

　　隨著現代建筑向大跨度高層化重載化方向發展以及使用環境的需要都要求使用高強混凝土，但是僅有高強混凝土還不能滿足現代混凝土的發展需要。現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定性，因此，近年來逐步得到重視的是在高強混凝土的基礎上發展起來的高性能混凝土。目前實現混凝土高強高性能的主要技術途徑是采用較小的水膠比，適當粒徑的優質骨料，較高標號的優質水泥，適當細度的礦物摻合料，以及具有控制塌落度損失功能的超塑化劑。其中采用適當細度的礦物摻合料已經不僅僅是出于經濟需要，而更主要是為了提高混凝土各種性能隨著高強高性能混凝土。應用技術的發展和進步優質的礦物摻合料需求量越來越大，但許多優質的礦物摻合料如硅粉沸石粉等由于受產地價格的限制不能滿足高強高性能混凝土全面發展應用的需要而采用來源較廣的粉煤灰同樣可以配制出滿足工程需要的高強高性能混凝土。

　　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。隨著電力工業的發展，粉煤灰是我國當前排量較大的工業廢渣之一，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，增強了混凝土抗滲能力，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展應用開拓了新的空間。

　　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的規定標準，以利于早期強度的發展和火山灰反應。

　　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勢。

　　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。

　　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，反應了混凝土的抗滲透性。粉煤灰的壓實度越大，滲透系數越小。煤粉灰的形態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。水泥石的孔結構發生變化，因而抗滲性明顯提高，粉煤灰的滲透性比土優越。向混凝土中摻入粉煤灰能大幅度提高混凝土的抗滲性主要原因有以下兩點：

　　(1)溫峰削減和密實效應

　　粉煤灰能顯著的降低水泥水化產生的溫升。因為，在保持混凝土的膠結材總量不變的條件下，它的摻入能相應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，降低更多。盡管其本身在混凝土中將產生火山灰反應，要放出水化熱，但是，這種反應滯后于水泥水化反應，而且時間也拉得很長，其反應熱可以忽略。

　　(2)火山灰活性效應和吸附作用

　　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。純粉煤灰的相對密度比水泥的相對密度要小，在取代重量相當的水泥時，可使細顆粒含量增多，這些顆粒填充在水泥粒子之間和界面的空隙中，使水泥石結構和界面結構更為致密。同時，粉煤灰中活性成分火山灰反應生成的水化硅酸鈣能填塞水泥石中毛細孔隙，堵塞滲透通道，從而使混凝土的抗滲性大幅提高。

　　2.2 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。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。

　　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， 也就是“碳酸氣作用”。按碳化程度可分為三個區，靠外部的完全碳化區;內部的未碳化區;中間的碳化反應區。抗壓強度與炭化速率的關系：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，可以更好地發揮粉煤灰的效應，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，析出的氫氧化鈣數量必然減少，同時粉煤灰二次水化反應(主要吸收 Ca(OH)2)生成水化硅酸鈣，均導致混凝土堿度降低，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，能使混凝土孔隙細化，結構致密，在一定程度上能延緩碳化的程度，但是對防碳化擴散來說，是達不到混凝土的要求的。對于粉煤灰的不利影響，現在已有相應的措施加以改善。研究發現，當粉煤灰摻量等于或小于 40 、復摻礦渣粉至總量為 60%,70% 和 80% 時，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，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摻技術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 粉煤灰對混凝土收縮性能的影響

　　由表可知，隨著齡期的延長，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生成的水化產物的體積小于水泥和水的體積之和，混凝土中的水化反應和收縮同時進行。摻入粉煤灰后，未發生二次水化反應的粉煤灰的細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，避免了混凝土內孔隙坍塌的發生，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反應的Ca(OH)2量 ;粉煤灰中活性成分的火山灰反應，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也相應減少，同時反應生成的水化硅酸鈣填塞了水泥石中毛細孔隙，增強了混凝土的密實度，也降低了硫酸鹽侵蝕介質的侵入與腐蝕速度

　　2.6抗堿一集料反應能力

　　摻粉煤灰能降低混凝土的堿性，有效抑制堿一集料反應。有關試驗研究表明，高摻量粉煤灰混凝土浸泡在 1 當量濃度的 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、節約能源以及減少環境污染的問題,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展戰略,更好地應用資源、節約能源和保護環境,都具有非常重要的意義。

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