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粉煤灰在混凝土中的應用
（作者未知） 2010/4/27
（接上頁）用。
三、 粉煤灰在混凝土中的作用
了解混凝土的微結構的特性及其對性能的影響后，就可以更好地認識粉煤灰在混凝土中的作用。粉煤灰的主要作用可以包括以下幾方面：
1）填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤滑層，由于粉煤灰的容重（表觀密度）只有水泥的2/3左右，而且粒形好（質量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密實，在水泥用量較少的混凝土里尤其顯著。
2）對水泥顆粒起物理分散作用，使其分布得更均勻。當混凝土水膠比較低時，水化緩慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。
3）粉煤灰和富集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結晶發(fā)生火山灰反應，不僅生成具有膠凝性質的產(chǎn)物（與水泥中硅酸鹽的水化產(chǎn)物相同），而且加強了薄弱的過渡區(qū)，對改善混凝土的各項性能有顯著作用。
4）粉煤灰延緩了水化速度，減小混凝土因水化熱引起的溫升，對防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫十分有利。
下面對粉煤灰在混凝土中的作用及其機理做一些具體地分析。
長期以來，國內外在混凝土中常摻有一定量粉煤灰，但作為水泥的替代材料，絕大多數(shù)情況下是以如下三種方式應用的：在早期強度要求很低，長期強度大約在25~35MPa的大體積水工混凝土中，大摻量地替代水泥使用；在結構混凝土里較少量地替代水泥（10~25%）；在強度要求很低的回填或道路基層里大量摻用。
對于粉煤灰的作用機理和應用技術，多年來進行了大量的研究工作，取得了不少進展，這些進展對粉煤灰在混凝土中的應用起了一定的推動作用。如摻用的方法從等量替代水泥，發(fā)展到超摻法、代砂法以及與化學外加劑同時使用的雙摻法。對于粉煤灰的作用機理，從主要是火山灰質材料特性的作用（消耗了水泥水化時生成薄弱的，而且往往富集在過渡區(qū)的氫氧化鈣片狀結晶，由于水化緩慢，只在后期才生成少量C-S-H凝膠，填充于水泥水化生成物的間隙，使其更加密實），逐步發(fā)展到分析它還具有形態(tài)效應、填充效應和微集料效應等。但無論哪一方面的研究成果，似乎都改變不了這樣一個事實：在混凝土中摻粉煤灰要降低混凝土的強度，包括28天齡期以后一段時間里的強度，其他性能當然也相應受到不同程度的影響，而且這些影響要隨著摻量的增大而加劇。這個事實始終禁錮著粉煤灰在混凝土中，尤其是結構混凝土中的摻量，而且似乎形成了這樣一種成見：摻用粉煤灰是以犧牲結構混凝土的品質為代價的。
事實上，如前所述，由于高效減水劑的應用，使混凝土的水膠比可以大幅度降低，從而使摻用粉煤灰的效果大為改善，使大摻量粉煤灰混凝土的性能能夠大幅度地提高。
1）水膠比的影響 水膠比的上述變化為什么影響這么大呢？在高水膠比的水泥漿里，水泥顆粒被水分隔開（水所占體積約為水泥的兩倍），水化環(huán)境優(yōu)異，可以迅速地生成表面積增大1000倍的水化物，有良好地填充漿體內空隙的能力。粉煤灰雖然從顆粒形狀來說，易于堆積得較為密實，但是它水化緩慢，生成的凝膠量少，難以填充密實顆粒周圍的空隙，所以摻粉煤灰水泥漿的強度和其他性能總是隨摻量增大（水泥用量減少）呈下降趨勢（當然在早齡期就更加顯著）。
在低水膠比的水泥漿里情況就不一樣了。不摻粉煤灰時，高活性的水泥因水化環(huán)境較差，即缺水而不能充分水化，所以隨水灰比下降，未水化水泥的內芯增大，生成產(chǎn)物量下降，但由于顆粒間的距離減小，要填充的空隙也同時減小，因此混凝土強度得到迅速提高。這種情況下用粉煤灰代替部分水泥，在低水膠比條件下（例如0.3左右），水泥的水化條件相對改善，因為粉煤灰水化緩慢，使混凝土實際的“水灰比”增大，水泥的水化因而加快，這種作用機理隨著粉煤灰的摻量增大愈加明顯（例如摻量為50%左右，初期實際水灰比則接近0.6），水泥水化程度的改善，則有利于粉煤灰作用的發(fā)揮，然而與此同時，需要粉煤灰水化產(chǎn)物填充的空隙已經(jīng)大大減小，所以其水化能力差的弱點在低水膠比條件下被掩蓋，而它降低溫升等其它優(yōu)點則依然起著有利于混凝土性能的作用。以上所述低水膠比下粉煤灰作用的變化，我們可以用一個“動態(tài)堆積”的概念來認識，這是相對于長期以來沿用的靜態(tài)堆積而言的。即通常在選擇原材料和配合比時，是以各種原材料在加水之前的堆積盡量密實為依據(jù)的，但是當加水攪拌后，特別是在低水膠比條件下，如何通過粉狀顆粒水化的交叉進行，使初始水膠比盡量降低，混凝土單位用水量盡量減少，配制出的混凝土在密實成型的前提下，經(jīng)過水化硬化過程，形成的微結構應該是更為密實的。上述大摻量粉煤灰混凝土的例子中，每方混凝土的用水量僅100kg左右，要比目前配制普通混凝土少幾十公斤，就是明顯的證據(jù)。有人曾進行過低水灰比（水膠比）摻/不摻粉煤灰凈漿的結合水測定試驗[6]：摻有30%粉煤灰，水膠比為0.24的凈漿，要比水灰比為0.24的純水（未完，下一頁）
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