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【摘要】粉煤灰作为水泥的替代材料，在混凝土中可降低成本﹑改善和提高混凝土性能。粉煤灰中含有70%以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，质地致密。这种形态对混凝土而言，无疑能起到减水作用、致密作用和匀质作用，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能，尤其对泵送混凝土，能起到良好的润滑作用。因粉煤灰系人工火山灰质材料，能对混凝土起到增强作用和堵塞混凝土中的毛细组织，提高混凝土的抗腐蚀能力。粉煤灰中粒径很小的微珠和碎屑，在水泥中可以相当于未水化的水泥颗粒，极细小的微珠相当于活泼的纳米材料，能明显地改善和增强混凝土及制品的结构强度，提高匀质性和致密性。
【关键词】粉煤灰；混凝土性能；强度
粉煤灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃球組成，粒径1～50微米。根据颗粒形状可分为球形颗粒与不规则颗粒，球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质玻璃微珠；若据其在水中沉降性能的差异，球形颗粒又可分为飘珠、轻珠和沉珠；不规则颗粒包括多孔状玻璃体、多孔碳粒以及其他碎屑和复合颗粒。粉煤灰本身没有或略有水硬胶凝性能，但在水分存在，特别是在水热处理条件下，能与氢氧化钙等碱性物质发生反应，生成水硬胶凝性能化合物。
1.粉煤灰在混凝土等量或超量替代水泥
1.1改善混凝土的和易性
在混凝土的颗粒成分组成中，粗骨料的空隙由细骨料填充，水泥浆填充剩余的空隙，而粉煤灰的体积要比水泥约大30%，当等量替代水泥后混凝土浆体的体积明显增大，因此，增大了浆体与集料的比例。大量的浆体填充了集料间的空隙并包裹后形成润滑层，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。
1.2抑制混凝土泌水
粉煤灰等量替代水泥后，胶凝材料的相对需水量降低，在浆体稠度不变的情况下，单位用水量减少，可有效抑制混凝土出现的泌水现象。
1.3降低混凝土的水化热
水泥的水化反应是一个放热反应，产生的热量（水化热）能使混凝土达到相当高的温度。由于混凝土导热性能差，大体积混凝土在浇筑初期容易造成内外温差；此外，随龄期增长，混凝土又会逐渐降温而发生体积收缩，这样的温度变化会产生温度应力，导致混凝土产生裂缝。用粉煤灰代替一部分水泥，降低了水泥的水化放热量，掺量越大，降低幅度越大，放热速率放慢。
1.4提高混凝土的后期强度
在混凝土中掺入粉煤灰后，随着粉煤灰掺量的增加，早期强度（28天以前）较低，而后期强度逐渐增加。90天与28天相比强度增长分别是：不掺粉煤灰为5%～20%，掺20%粉煤灰为20%～35%。
当原材料和环境条件一定时，掺粉煤灰混凝土的强度增长主要取决于粉煤灰的火山灰效应，即粉煤灰中玻璃态的活性氧化硅、氧化铝与水泥浆体中的Ca（OH）2作用生成碱度较小的二次水化硅酸钙、水化铝酸钙的速度和数量。随着水解层被反应产物充满，粉煤灰颗粒和水泥水化产物之间逐步形成牢固联系，从而导致混凝土强度、不透水性和耐磨性的增长，这就是掺粉煤灰混凝土早期强度较低、后期强度增长较高的主要原因。
1.5增强混凝土的耐久性
在混凝土中掺粉煤灰对其冻融耐久性有很大影响。当粉煤灰质量较差，粗颗粒多，含碳量高都对混凝土抗冻融性有不利影响。质量差的粉煤灰随掺量的增加，其抗冻融耐久性降低。但当掺用质量较好的粉煤灰同时适当降低水灰比，则可以收到改善抗冻性的效果。水泥混凝土中如果使用了高碱水泥，会与某些活性集料发生碱集料反应，会引起混凝土产生膨胀、开裂，导致混凝土结构破坏，而且这种破坏会继续发展下去，难以补救。近年来，我国水泥含碱量的增加、混凝土中水泥用量的提高及含碱外加剂的普遍应用，更增加了碱集料反应破坏的潜在危险。在混凝土中掺加粉煤灰，可以有效地防止碱集料反应，提高混凝土的耐久性。
2.高性能混凝土中掺粉煤灰后的效果
以C50高性能混凝土为例，在同等材料用情况下基准混凝土与掺粉煤灰的混凝土对比：坍落度经时损失、强度、耐久性以及经济性进行测试与分析。结果表明：粉煤灰的掺量在20%的情况下，掺粉煤灰的混凝土与基准混凝土相比：流动性要好，坍落度失小，早期强度较低，但是后期的强度有明显的增长，对混凝土耐久性有所提高。
材料产地及用量：（1）水泥：吉林冀东普通硅酸盐水泥（P.O42.5）；（2）粉煤灰：吉林龙华热电厂Ⅰ级粉煤灰；（3）细骨料：吉林久明砂场中砂；（4）粗骨料：吉林金财碎石场5～25mm碎石；（5）减水剂：山西凯迪KDSP-1聚羧酸高效减水剂；（6）水：龙潭山拌和站地下水。
基准配合比：470：710：1060：141：5.17（kg/m3）
掺粉煤灰配合比：（376+94）：710：1060：141：5.17（kg/m3）
3.结语
通过对粉煤灰特性、粉煤灰混凝土的结构性能的充分研究，发现粉煤灰混凝土具有下列特点：粉煤灰的加入可增加混凝土流动度，有效提高混凝土的坍落度，抑制混凝土的坍落度损失，改善混凝土的和易性、泌水性和离析现象，降低混凝土的水化热、徐变和收缩率，提高混凝土的密实度和细化孔隙，从而改善混凝土的空隙结构和骨料与水泥浆体的过渡区结构，提高混凝土的抗渗性和抗蚀能力和耐久性；同时，混凝土中掺入粉煤灰，可节约大量水泥，降低生产成本，改善环境，具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]汤泳.粉煤灰混凝土抗压性能的试验研究.黑龙江科技信息，2009年06期
[2]朱李珠.粉煤灰建材的性能与应用.湖南电力，2007年05期
[3]陈文娟，董萍.粉煤灰对混凝土性能影响试验研究.河南建材，2003年02期
作者简介
李维卡1987年3月13日出生 性别男 学历大专 毕业学校河南工业大学 主要研究方向试验检测。
【关键词】粉煤灰；混凝土性能；强度
粉煤灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃球組成，粒径1～50微米。根据颗粒形状可分为球形颗粒与不规则颗粒，球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质玻璃微珠；若据其在水中沉降性能的差异，球形颗粒又可分为飘珠、轻珠和沉珠；不规则颗粒包括多孔状玻璃体、多孔碳粒以及其他碎屑和复合颗粒。粉煤灰本身没有或略有水硬胶凝性能，但在水分存在，特别是在水热处理条件下，能与氢氧化钙等碱性物质发生反应，生成水硬胶凝性能化合物。
1.粉煤灰在混凝土等量或超量替代水泥
1.1改善混凝土的和易性
在混凝土的颗粒成分组成中，粗骨料的空隙由细骨料填充，水泥浆填充剩余的空隙，而粉煤灰的体积要比水泥约大30%，当等量替代水泥后混凝土浆体的体积明显增大，因此，增大了浆体与集料的比例。大量的浆体填充了集料间的空隙并包裹后形成润滑层，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。
1.2抑制混凝土泌水
粉煤灰等量替代水泥后，胶凝材料的相对需水量降低，在浆体稠度不变的情况下，单位用水量减少，可有效抑制混凝土出现的泌水现象。
1.3降低混凝土的水化热
水泥的水化反应是一个放热反应，产生的热量（水化热）能使混凝土达到相当高的温度。由于混凝土导热性能差，大体积混凝土在浇筑初期容易造成内外温差；此外，随龄期增长，混凝土又会逐渐降温而发生体积收缩，这样的温度变化会产生温度应力，导致混凝土产生裂缝。用粉煤灰代替一部分水泥，降低了水泥的水化放热量，掺量越大，降低幅度越大，放热速率放慢。
1.4提高混凝土的后期强度
在混凝土中掺入粉煤灰后，随着粉煤灰掺量的增加，早期强度（28天以前）较低，而后期强度逐渐增加。90天与28天相比强度增长分别是：不掺粉煤灰为5%～20%，掺20%粉煤灰为20%～35%。
当原材料和环境条件一定时，掺粉煤灰混凝土的强度增长主要取决于粉煤灰的火山灰效应，即粉煤灰中玻璃态的活性氧化硅、氧化铝与水泥浆体中的Ca（OH）2作用生成碱度较小的二次水化硅酸钙、水化铝酸钙的速度和数量。随着水解层被反应产物充满，粉煤灰颗粒和水泥水化产物之间逐步形成牢固联系，从而导致混凝土强度、不透水性和耐磨性的增长，这就是掺粉煤灰混凝土早期强度较低、后期强度增长较高的主要原因。
1.5增强混凝土的耐久性
在混凝土中掺粉煤灰对其冻融耐久性有很大影响。当粉煤灰质量较差，粗颗粒多，含碳量高都对混凝土抗冻融性有不利影响。质量差的粉煤灰随掺量的增加，其抗冻融耐久性降低。但当掺用质量较好的粉煤灰同时适当降低水灰比，则可以收到改善抗冻性的效果。水泥混凝土中如果使用了高碱水泥，会与某些活性集料发生碱集料反应，会引起混凝土产生膨胀、开裂，导致混凝土结构破坏，而且这种破坏会继续发展下去，难以补救。近年来，我国水泥含碱量的增加、混凝土中水泥用量的提高及含碱外加剂的普遍应用，更增加了碱集料反应破坏的潜在危险。在混凝土中掺加粉煤灰，可以有效地防止碱集料反应，提高混凝土的耐久性。
2.高性能混凝土中掺粉煤灰后的效果
以C50高性能混凝土为例，在同等材料用情况下基准混凝土与掺粉煤灰的混凝土对比：坍落度经时损失、强度、耐久性以及经济性进行测试与分析。结果表明：粉煤灰的掺量在20%的情况下，掺粉煤灰的混凝土与基准混凝土相比：流动性要好，坍落度失小，早期强度较低，但是后期的强度有明显的增长，对混凝土耐久性有所提高。
材料产地及用量：（1）水泥：吉林冀东普通硅酸盐水泥（P.O42.5）；（2）粉煤灰：吉林龙华热电厂Ⅰ级粉煤灰；（3）细骨料：吉林久明砂场中砂；（4）粗骨料：吉林金财碎石场5～25mm碎石；（5）减水剂：山西凯迪KDSP-1聚羧酸高效减水剂；（6）水：龙潭山拌和站地下水。
基准配合比：470：710：1060：141：5.17（kg/m3）
掺粉煤灰配合比：（376+94）：710：1060：141：5.17（kg/m3）
3.结语
通过对粉煤灰特性、粉煤灰混凝土的结构性能的充分研究，发现粉煤灰混凝土具有下列特点：粉煤灰的加入可增加混凝土流动度，有效提高混凝土的坍落度，抑制混凝土的坍落度损失，改善混凝土的和易性、泌水性和离析现象，降低混凝土的水化热、徐变和收缩率，提高混凝土的密实度和细化孔隙，从而改善混凝土的空隙结构和骨料与水泥浆体的过渡区结构，提高混凝土的抗渗性和抗蚀能力和耐久性；同时，混凝土中掺入粉煤灰，可节约大量水泥，降低生产成本，改善环境，具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]汤泳.粉煤灰混凝土抗压性能的试验研究.黑龙江科技信息，2009年06期
[2]朱李珠.粉煤灰建材的性能与应用.湖南电力，2007年05期
[3]陈文娟，董萍.粉煤灰对混凝土性能影响试验研究.河南建材，2003年02期
作者简介
李维卡1987年3月13日出生 性别男 学历大专 毕业学校河南工业大学 主要研究方向试验检测。