浅析粉煤灰对混凝土强度的影响

摘要：混凝土中适量掺加粉煤灰是粉煤灰综合利用的主要途径之一。本文主要介绍粉煤灰的主要性质以及粉煤灰对混凝土早期、中期、后期强度的影响。

关键词：粉煤灰;混凝土强度

Abstract: The concrete amount of fly ash is one of the main ways of comprehensive utilization of fly ash. This paper mainly introduces the main properties of fly ash and fly ash on the early, middle, late strength of concrete.

Key words: fly ash; concrete strength

中图分类号：TU528.1 文献标识码： A文章编号：

随着我国电力事业的发展，粉煤灰的排放量也在逐年增加，粉煤灰的开发利用对环境、社会都具有深远的意义；配制粉煤灰混凝土是粉煤灰综合利用的主要途径之一，目前粉煤灰混凝土在工程中的应用逐步广泛，但现有文献资料显示，这些应用的粉煤灰混凝土不能合理地根据早期强度推算混凝土强度等级，从而不能判定混凝土质量，这是目前粉煤灰混凝土应用亟待解决的问题。

一、粉煤灰的性质

从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰按照国家标准分为一级、二级、三级，其分级的主要指标为粉煤灰,烧失量大小、,粒径大小,需水灰比大小，以及化学成分高低和,活性指数等。

物理性质：粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等，这些性质是化学成分及矿物组成的宏观反映。由于粉煤灰的组成波动范围很大，这就决定了其物理性质的差异也很大。

化学性质：粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。

二、粉煤灰的效应

粉煤灰在混凝土中通过“三大效应”来提高混凝土的和易性及强度。

1、形态效应。泛指粉煤灰颗粒形貌、粗细、表面粗糙度、级配、内外结构等几何特征及色度、密度等特征在混凝土中产生的效应。能使水泥颗粒的絮凝结构解絮和颗粒扩散，同时降低了混凝土内部结构的粘度和颗粒之间的摩擦力，因而明显的增加作用，改善混凝土工作性。尤其对泵送混凝土，能起到良好的作用。

2、活性效应。 粉煤灰中的SiO2、 A l2O3 等硅酸盐玻璃体, 与水泥、 石灰拌水后产生碱性激发剂Ca ( OH) 2 发生化学反应, 生成水化硅酸钙等凝胶,对砂浆起到增强作用。粉煤灰的活性效应就是指粉煤灰活性成分所产生的这种化学效应，有助于产生后期强度和填充空隙，提高混凝土的抗腐蚀能力。

3、微集料效应。是指粉煤灰的微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中，就像微细的集料。其作用与凝胶结合良好，能使浆体中毛细孔隙细化，有利于增加混凝土强度，提高匀质性和致密性。

三、粉煤灰对混凝土强度影响分析

粉煤灰可以降低混凝土中水泥的水化热，推迟水化热的峰值，在粉煤灰混凝土初七，粉煤灰颗粒对水泥颗粒的解絮作用，使粉煤灰早期强度较低，随着粉煤灰活性的激发，中后期粉煤灰混凝土强度增加快，强度高，耐久性高。有研究表明：在混凝土中，粉煤灰的玻璃微珠在28天前只发生表面蚀刻，而没有真正破裂溶出大量活性成分，28天以后玻璃微珠中溶出的活性成分大大增加，煤灰颗粒分散于水泥浆体中，在表面形成一层较坚硬的水化凝胶。

例如，内蒙古母杜柴登矿选煤厂产品仓工程中，水泥采用P.O42.5蒙西牌水泥，粉煤灰为榆林国华电厂Ⅱ级粉煤灰，砂采用伊旗中砂，石子采用包头5-25mm连续颗粒级配碎石。粉煤灰掺量10%的混凝土与使用相同材料的基准混凝土相比，各阶段强度试验结果如下表所示：

根据试验表明，与基准混凝土相比掺粉煤灰的混凝土3d、7d的早期强度较低，28d强度有不同程度的提高，而60d强度要远大于基准混凝土，故掺粉煤灰的混凝土早期强度增长较慢，中后期强度增长幅度要大于基准混凝土。

四、粉煤灰的掺量

粉煤灰掺入到混凝土中能提高混凝土后期强度，但这里存在一个粉煤灰掺量的问题；当掺量较大时，水泥水化产生的Ca(OH)2 不足以激发粉煤灰的活性,粉煤灰的密实填充效应和活性效应所带来的混凝土强度的增加并不能补偿因水泥用量减少而引起的强度下降。同时有研究表明:掺粉煤灰的混凝土后期强度的增长率较高,并随着粉煤灰掺量的增加而增加。当然后期强度的增长并非随粉煤灰掺量的无限增加而增大,这个掺量随着粉煤灰的成分、细度、颗粒结构形态以及所用水泥品种等不同而有差异。据试验来说, 对硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥来说,粉煤灰的最佳掺量以20%～40%为宜。具体掺量均应该通过试验来确定。

五、结语

综上所述，在混凝土中掺入适量优质粉煤灰，可改变混凝土内部结构，使混凝土密实性提高，可以改善混凝土的工作性和耐久性。粉煤灰的掺入量是粉煤灰强度特性影响的主要因素，优化掺入量应兼顾混凝土早期强度及中后期强度。当然，粉煤灰用于混凝土也可能引起一些不足：由于混凝土碱度降低可能引起钢筋锈蚀的保护性能降低；

粉煤灰含碳量较高时将会影响混凝土外加剂的适应性等。这些问题有待于我们的不懈探索，使粉煤灰混凝土应用技术趋于成熟。

参考文献：

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[4]赵若鹏，刘元鹤，郭自力掺粉煤灰混凝土强度的研究[J] 混凝土

[5]程琳．粉煤灰高性能混凝土的试验研究[J]．山西建筑

[6]郭晓燕、高掺量粉煤灰高性能混凝土的试验研究[J]建筑材料学报

作者简介：

廉伟刚 19790114 男汉族河北省邯郸市 2005年毕业于河北工程学院工民建专业现任职单位中煤建筑安装工程集团有限公司