大摻量粉煤灰混凝土的作用及其機(jī)理分析

1、大摻量粉煤灰混凝土的作用及其機(jī)理分析【摘要】：作為工業(yè)副產(chǎn)品粉煤灰的排放量非常巨大，大摻量粉煤灰混凝土能夠充分地利用工業(yè)廢渣粉煤灰的潛在活性，削減水泥用量，降低混凝土生產(chǎn)成本;變廢為寶，化害為利，節(jié)省堆放粉煤灰的大量珍貴土地;更大程度地發(fā)揮高性能優(yōu)勢(shì)，改善混凝土工作性、耐久性和物理力學(xué)性能。大摻量粉煤灰混凝土既能節(jié)省水泥，又能消耗大量的粉煤灰，對(duì)于減輕環(huán)境負(fù)荷非常有效。大摻量粉煤灰混凝土作為一種新型材料，具有自身獨(dú)特的優(yōu)越性，隨著對(duì)其性能的研究，大摻量粉煤灰混凝土的各項(xiàng)性能不斷得到改善，一定會(huì)在各項(xiàng)建設(shè)擁有寬闊的應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】：大摻量;粉煤灰;混凝土;分析 1.粉煤灰的主要作用 粉煤灰

2、在混凝土中的主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: (1)填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤(rùn)滑層，因?yàn)榉勖夯业娜葜?表觀密度)惟獨(dú)水泥的2/3左右，而且粒形好(質(zhì)量好的粉煤灰含大量玻璃微珠)，因此能填充得更密實(shí)，在水泥用量較少的混凝土里尤其顯著。 (2)對(duì)水泥顆粒起物理凝聚作用，使其分布得更勻稱(chēng)。當(dāng)混凝土水膠比較低時(shí)，水化緩慢的粉煤灰可以供應(yīng)水分，是水泥水化更充分。 (3)粉煤灰和富集在骨料顆粒四周的氫氧化鈣結(jié)晶發(fā)生火山灰反應(yīng)，不僅生成具有膠凝性質(zhì)的產(chǎn)物(與水泥中硅酸鹽的水化產(chǎn)物相同)，而且加強(qiáng)了薄弱的過(guò)渡區(qū)，對(duì)改善混凝土的各項(xiàng)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，

3、對(duì)防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫非常有利。 (5)粉煤灰高性能混凝土的性能粉煤灰是一種呈玻璃態(tài)實(shí)心或空心的球狀微顆粒，比水泥粒子小得多，比表面樂(lè)觀大，表面光潔致密，其成分主要是活性氧化硅或氧化鋁。摻入混凝土中的粉煤灰主要產(chǎn)生以下幾方面影響: 1.活性效應(yīng):在常溫下，因?yàn)榉勖夯业乃磻?yīng)比水泥慢，被粉煤灰取代的那部分水泥的早期強(qiáng)度得不到補(bǔ)償，所以混凝土早期強(qiáng)度隨粉煤灰摻量的增強(qiáng)而降低。隨著時(shí)光的推移，粉煤灰中活性部分SiO2和AI2O3與水泥水化生成的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成大量水化硅酸凝膠。粉煤灰外部的一些水化產(chǎn)物在成長(zhǎng)過(guò)程中也會(huì)象樹(shù)根一樣伸入顆?？障吨校畛淇障?，破壞界面區(qū)Ca(OH)2的擇優(yōu)取

4、向羅列，大大改善了界面區(qū)，促進(jìn)了混凝土后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)。 2.微集料密實(shí)填充及顆粒形態(tài)效應(yīng):勻稱(chēng)凝聚在混凝土中的粉煤灰顆粒不會(huì)大量吸水，不但起著滾珠作用，而且與水泥粒子組成了合理的微級(jí)配，削減填充水?dāng)?shù)量，影響系統(tǒng)的積累狀態(tài)，提高積累密度，具有減水作用，使新拌混凝土工作性?xún)?yōu)良，硬化混凝土微結(jié)構(gòu)越發(fā)勻稱(chēng)密實(shí)。而且，不會(huì)發(fā)生泌水離析現(xiàn)象，可施工性和抹面性好，抗?jié)B性、抗凍性好。 3交互作用:水泥、粉煤灰、外加劑等不同粉料間會(huì)產(chǎn)生物理、化學(xué)的交互作用。例如，水泥水化生成的Ca(OH)2是粉煤灰的活性激發(fā)劑，而被激發(fā)了的粉煤灰一旦水解，降低液相堿度，又會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)未水化水泥水化。又如混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失的緣

5、由之一是隨著水化反應(yīng)的舉行，高效減水劑的濃度降低，通過(guò)SEM觀看，發(fā)覺(jué)超細(xì)粉末的粉煤灰顆粒存在大量比表面積相當(dāng)大的微珠以及一定量的多孔海綿狀的不規(guī)章小塊，可吸附外加劑，是外加劑的抱負(fù)載體因?yàn)榉勖夯宜磻?yīng)緩慢，吸附在其上的高效減水劑在短時(shí)光內(nèi)不會(huì)起作用，之后才隨粉煤灰的水化得以漸漸釋放，因此新拌粉煤灰混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)損失小。另外，目前生產(chǎn)的水泥含堿量不斷提高，粉煤灰的使用大大節(jié)省水泥熟料，抑制堿-骨料反應(yīng)；水泥中C3A含量少，水化產(chǎn)生的熱量少，削減了混凝土構(gòu)件因?yàn)閮?nèi)外溫差過(guò)大而引起其表面開(kāi)裂的危急;粉煤灰水化消耗大量Ca(OH)2,混凝土不耐蝕成分削減，因而耐化學(xué)侵蝕性比平凡混凝土強(qiáng)得多。同

6、時(shí)徐變、干縮等變形性能也優(yōu)于平凡混凝土綜上所述，大摻量粉煤灰高性能混凝土具有令人滿足的工作性、耐久性，力學(xué)性能也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，盡管早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度高，強(qiáng)度儲(chǔ)備大。用高質(zhì)量的粉煤灰取代部分水泥可大大改善新拌混凝土的工作性，由于:(1)粉煤灰是由大小不等的球狀顆粒的玻璃體組成，表面光潔致密，在混凝土拌合物中能起滾珠作用；(2)新拌混凝土中水泥顆粒易聚攏成團(tuán)，粉煤灰的摻入可有效凝聚水泥顆粒，釋放更多的漿體來(lái)潤(rùn)滑骨料;(3)能削減用水量，使混凝土的水灰比降到更小水平，削減泌水和離析現(xiàn)象;(4)具有良好的保水性，有利于泵送施工良好的工作性可大大改善混凝土的外觀質(zhì)量，同時(shí)也是混凝土內(nèi)在質(zhì)量的保證大

7、摻量粉煤灰混凝土的良好的工作性能，對(duì)于解決目前混凝土存在的很多問(wèn)題有很重要的作用。通過(guò)對(duì)粉煤灰摻量不同的新拌高性能混凝土舉行坍落度實(shí)驗(yàn)表明，摻加粉煤灰對(duì)混凝土工作性的改善非常顯然，各摻量粉煤灰混凝土的坍落度均大于基準(zhǔn)混凝上。取代率大于40%以后，隨著摻量的提高，因?yàn)榉勖夯业拿芏缺人嘈?，膠凝材料體積增大，需水量會(huì)有所升高，但即使粉煤灰摻量高達(dá)70%,混凝土坍落度仍大于基準(zhǔn)混凝土。同時(shí)，在實(shí)踐中可看到粉煤灰高性能混凝土的粘聚性·保水性好，無(wú)離析泌水現(xiàn)象。 2.粉煤灰在混凝土中的機(jī)理分析 (1)粉煤灰的形態(tài)效應(yīng) 粉煤灰的主要礦物組成是海綿狀玻璃體，鋁硅酸鹽玻璃微珠，這些球狀玻璃體表面光潔

8、、粒度細(xì)，質(zhì)地致密，內(nèi)比表面積小，不僅使水泥漿需水量小，而且它們往往填充水泥漿體孔隙中，使混凝土密實(shí)性大大提高，或者在相同用水量的狀況下，可增大流淌性，改善和易性和可泵性。 (2)粉煤灰的微集料效應(yīng) 粉煤灰中的微細(xì)顆粒勻稱(chēng)分布在水泥顆粒之中，阻擋了水泥顆粒的互相粘聚，而處于凝聚狀態(tài)有利于水化反應(yīng)的舉行，同時(shí)削減了用水量，硬化后混凝土孔隙率降低，使密實(shí)度得以提高。 (3) 粉煤灰的活性效應(yīng) 粉煤灰的活性效應(yīng)也稱(chēng)火山灰效應(yīng)，粉煤灰中的活性成份SiO2和AI2O3與水泥和石灰的水化產(chǎn)物在水溶液中發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，繼而與石膏反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣。上述這些反應(yīng)幾乎都是在水泥漿孔隙中舉行的，大大降低了混凝土內(nèi)部的孔隙率，轉(zhuǎn)變了孔結(jié)構(gòu)，提高了混凝土的密實(shí)度。 長(zhǎng)期以來(lái) ，國(guó)內(nèi)外的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)狀況下是以如下三種方式應(yīng)用的:在旱期強(qiáng)度要求很低，長(zhǎng)期強(qiáng)度大約在2535MPa的大體積混凝土中，大摻量的替代水泥使用;在結(jié)構(gòu)混凝土里較少量的替代水泥(10%25%);在強(qiáng)度要求很低的回填或道路基層里大量使用。因?yàn)楦咝p水劑的應(yīng)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性能能夠大幅度的提高。 大摻量粉煤灰混凝土作為一種新型材料，具有自身獨(dú)特的優(yōu)越性，但是