浅谈粉煤灰在混凝土制品中的应用

摘要：粉煤灰作为混凝土的掺合料，意义尤为重大，这不仅因为该项用途能大量利用粉煤灰，而且掺有粉煤灰的混凝土具有一系列的优点。如可使混凝土后期强度高，干缩性小，和易性好，水化热低，抑制碱骨料膨胀，抗硫酸盐腐蚀性能好等优点。本文阐述了粉煤灰在普通混凝土、早强混凝土及抗渗混凝土中的应用及效果，指出粉煤灰在混凝土中使用，既可废物利用，又能提高工程质量，还可增加经济效益。

关键词：粉煤灰；混凝土；应用

中图分类号：TU375 文献标识码：A

粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末，是工业“三废”之一。目前，我国年排放粉煤灰约11000万吨，利用率为42％，主要应用在建材、建工、筑路等方面。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，细度接近水泥要求，在混凝土中作为掺和料，可以改善混凝土性能，节约水泥，提高工程质量和降低成本。

一、粉煤灰在混凝土中作用机理

粉煤灰是人工火山灰质材料，本身并无胶凝性能，在常温下，当有水存在时，能与石灰起化学反应，生成具有胶凝性能的水化产物，这些水化产物，一般能在空气中立即硬化，而后渐渐具有水硬性。煤粉在高温燃烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大多数为玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩阻力，从而可减少混凝土的用水量，起减水作用。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构和增大密实度。

二、粉煤灰的化学物理性能

粉煤灰的化学成份主要决定于原煤的化学成分，如烟煤和无烟煤的氧化铝（Al2O3）的含量较高。褐煤灰的氧化铁（Fe2O3）、氧化钙CaO和氧化硫SO3的含量较高。粉煤灰中有益的化学成分主要是 SiO2和 Al2O3，和水泥熟料、矿碴相比，粉煤灰中钙的含量低，其活性不如水泥熟料及矿碴，不能独立水硬，要加钙才具有水硬性。粉煤灰中的烧失量主要系未燃烧尽的炭粉，其含量越高则粉煤灰的活性越低，主要成份是由 SiO2和 Al2O3组成的玻璃体含量占70%~90%之间，并含有其它矿物及少量炭粒。

三、粉煤灰在普通混凝土中的应用及效果

在普通混凝土中掺加粉煤灰，采用对水泥部分取代的方法，其取代水泥量按强度等级的不同而异，即强度等级较低的取代量大，强度等级较高的取代量小，其影响系数则也相应地由大到小。表1，表2是对两种同强度等级的基准混凝土和粉煤灰混凝土的抗压强度对比试验数据。

表1C25基准混凝土、粉煤灰混凝土抗压强度表

混凝土原材料用量/Kg.m-3 水灰比 砂率% 坍落度 混凝土抗压强度/MPa

水泥 水 砂 石 粉煤灰 R7 R28 R60

296 170 681 1323 — 0.57 34 2～4 26.4 33.1 34.3

263 170 669 1323 44.6 0.55 34 2～4 26.2 33.1 35.1

表2C35基准混凝土、粉煤灰混凝土抗压强度表

混凝土原材料用量/Kg.m-3 水灰比 砂率% 坍落度 混凝土抗压强度/MPa

水泥 水 砂 石 粉煤灰 R7 R28 R60

392 167 637 1289 — 0.43 33 2~4 33.8 43.1 44.0

361 167 627 1289 42.3 0.41 33 2~4 33.6 43.0 44.5

从表1，表2试验结果可以看出，对C25，C35的混凝土,粉煤灰取代水泥量分别是11.2%，8%，而水灰比普遍较基准混凝土减小，这无论对提高混凝土的强度、密实度还是减少收缩都是有利的；其早期的强度比基准混凝土略低；后期强度则有一些明显的优势。这在常规施工中，尤其是在大体积混凝土工程中应用，可以减少水泥的水化热，其效果是比较好的。粉煤灰可以有效地弥补低标号混凝土中水泥用量少的缺点,浇筑出来的混凝土光面效果好，但混凝土颜色较暗。

四、粉煤灰在早强混凝土中的应用及效果

表3C25基准混凝土、粉煤灰混凝土抗压强度表(掺外加剂)

混凝土原材料用量/Kg.m-3 水灰比 砂率% 坍落度 混凝土抗压强度/MPa

水泥 水 砂 石 粉煤灰 外加剂 R7 R28 R60

270 165 681 1323 — 4.05 0.61 33 2~4 26.8 33.9 34.2

239 165 669 1323 1.05 4.61 0.61 34 2~4 27.8 33.6 35.8

表4C35基准混凝土、粉煤灰混凝土抗压强度表(掺外加剂)

混凝土原材料用量/Kg.m-3 水灰比 砂率% 坍落度 混凝土抗压强度/MPa

水泥 水 砂 石 粉煤灰 外加剂 R7 R28 R60

357 157 637 1289 — 5.88 0.44 33 2~4 34.2 43.4 44.2

328 157 627 1289 38.5 6.04 0.44 33 2~4 34.2 43.1 44.5

为适应当前工程工期较紧的需要，尤其是对一些重要的结构构件及制约工期的关键部位，实现混凝土早强是很有必要的。经过一系列的试配及工程试点，我们发现在粉煤灰混凝土中加入一定量的早强剂，不仅能增加其早期强度，还可再节省一定量的水泥，且其强度及和易性等主要指标都有不同程度的提高，效果是好的。表3，表4是两种配比的混凝土掺加CA-A早强减水剂的试验结果。从表3，表4中的试验结果与表1，表2的结果比较中可以看出，掺加CA-A早强减水剂后，其早期强度在继续减少水泥用量的情况下均有不同程度的提高，与不掺入CA-A早强减水剂的粉煤灰混凝土相比，C25强度等级的混凝土减少水泥用量24kg/m3，7d的抗压强度为106.1%。C35强度等级的混凝土减少水泥用量33kg/m3，7d抗压强度为100.6%。 综上所述，掺入粉煤灰及CA-A早强减水剂后，每立方米混凝土可节约水泥40kg~80kg，具有较高的经济效益，并可保证混凝土的早期强度，满足结构工程施工速度较快的要求。

五、粉煤灰在抗渗混凝土中的应用及效果

随着地下防水工程的发展，抗渗混凝土应用越来越多，为适应这种需要，我们试配了掺加粉煤灰的抗渗混凝土，其试验结果见表5。

表5C25粉煤灰抗渗混凝土试验结果(掺外加剂)

混凝土原材料用量/Kg.m-3 水灰比 砂率% 坍落度 混凝土抗压强度/MPa 抗渗标号

水泥 水 砂 石 粉煤灰 外加剂 R7 R28 R60

360 145 620 1260 — 0.9 0.40 33 3~5 19.7 29.2 29.6 S6

315 145 620 1260 52 0.89 0.39 33 3~5 13.1 27.1 31.0 S12

从表5中可以看出，在C25混凝土中，用粉煤灰取代10%的水泥，其影响系数为0.87，除其早期强度较低外，抗渗标号远远超过了普通混凝土，在大体积的地下混凝土工程施工中掺加一定量的粉煤灰，可明显的改善混凝土的质量，尤其是抗渗防水性能可大大增强，这既方便了施工，降低了造价，又可提高工程质量。

但在其使用过程中，应严格控制粉煤灰的细度及需水量比。

参考文献：[1]赵健勇.低掺量粉煤灰在水泥混凝土中的应用[J].山西建筑,2008,34(4):182-183.[2]杨毅,谭鉴烈.浅谈粉煤灰在混凝土中的应用[J].山西建筑,2009,35(9):178-179.