編輯推薦：裝配式工程師考試大綱（初級、中級、高級）

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1.粉煤灰的主要作用

粉煤灰在混凝土中的主要作用表現在以下幾個方面:

(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，是水泥水化更充分。

(3)粉煤灰和富集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結晶發生火山灰反應，不僅生成具有膠凝性質的產物(與水泥中硅酸鹽的水化產物相同)，而且加強了薄弱的過渡區，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，對防止混凝土產生溫度裂縫十分有利。

(5)粉煤灰高性能混凝土的性能粉煤灰是一種呈玻璃態實心或空心的球狀微顆粒，比水泥粒子小得多，比表面積極大，表面光滑致密，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生以下幾方面影響:

a.活性效應:在常溫下，由于粉煤灰的水化反應比水泥慢，被粉煤灰取代的那部分水泥的早期強度得不到補償，所以混凝土早期強度隨粉煤灰摻量的增加而降低。隨著時間的推移，粉煤灰中活性部分SiO2和AI2O3與水泥水化生成的Ca(OH)2發生反應，生成大量水化硅酸凝膠。粉煤灰外部的一些水化產物在成長過程中也會象樹根一樣伸入顆粒空隙中，填充空隙，破壞界面區Ca(OH)2的擇優取向排列，大大改善了界面區，促進了混凝土后期強度的增長。

b.微集料密實填充及顆粒形態效應:均勻分散在混凝土中的粉煤灰顆粒不會大量吸水，不但起著滾珠作用，而且與水泥粒子組成了合理的微級配，減少填充水數量，影響系統的堆積狀態，提高堆積密度，具有減水作用，使新拌混凝土工作性優良，硬化混凝土微結構更加均勻密實。而且，不會發生泌水離析現象，可施工性和抹面性好，抗滲性、抗凍性好。

c.交互作用:水泥、粉煤灰、外加劑等不同粉料間會產生物理、化學的交互作用。例如，水泥水化生成的Ca(OH)2是粉煤灰的活性激發劑，而被激發了的粉煤灰一旦水解，降低液相堿度，又會進一步促進未水化水泥水化。又如混凝土坍落度經時損失的原因之一是隨著水化反應的進行，高效減水劑的濃度降低，通過SEM觀察，發現超細粉末的粉煤灰顆粒存在大量比表面積相當大的微珠以及一定量的多孔海綿狀的不規則小塊，可吸附外加劑，是外加劑的理想載體由于粉煤灰水化反應緩慢，吸附在其上的高效減水劑在短時間內不會起作用，之后才隨粉煤灰的水化得以逐漸釋放，因此新拌粉煤灰混凝土的坍落度經時損失小。另外，目前生產的水泥含堿量不斷提高，粉煤灰的使用大大節約水泥熟料，抑制堿--骨料反應;水泥中C3A含量少，水化產生的熱量少，減少了混凝土構件由于內外溫差過大而引起其表面開裂的危險;粉煤灰水化消耗大量Ca(OH)2,混凝土不耐蝕成分減少，因而耐化學侵蝕性比普通混凝土強得多。同時徐變、干縮等變形性能也優于普通混凝土綜上所述，大摻量粉煤灰高性能混凝土具有令人滿意的工作性、耐久性，力學性能也能達到設計要求，盡管早期強度低，但后期強度高，強度儲備大。用高質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，因為:(1)粉煤灰是由大小不等的球狀顆粒的玻璃體組成，表面光滑致密，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集成團，粉煤灰的摻入可有效分散水泥顆粒，釋放更多的漿體來潤滑骨料;(3)能減少用水量，使混凝土的水灰比降到更小水平，減少泌水和離析現象;(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量，同時也是混凝土內在質量的保證大摻量粉煤灰混凝土的良好的工作性能，對于解決目前混凝土存在的許多問題有很重要的作用。通過對粉煤灰摻量不同的新拌高性能混凝土進行坍落度試驗表明，摻加粉煤灰對混凝土工作性的改善十分明顯，各摻量粉煤灰混凝土的坍落度均大于基準混凝上。取代率大于40%以后，隨著摻量的提高，由于粉煤灰的密度比水泥小，膠凝材料體積增大，需水量會有所上升，但即使粉煤灰摻量高達70%,混凝土坍落度仍大于基準混凝土。同時，在實踐中可看到粉煤灰高性能混凝土的粘聚性·保水性好，無離析泌水現象。

2.粉煤灰在混凝土中的機理分析

(1)粉煤灰的形態效應

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滑、粒度細，質地致密，內比表面積小，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，使混凝土密實性大大提高，或者在相同用水量的情況下，可增大流動性，改善和易性和可泵性。

(2)粉煤灰的微集料效應

粉煤灰中的微細顆粒均勻分布在水泥顆粒之中，阻止了水泥顆粒的相互粘聚，而處于分散狀態有利于水化反應的進行，同時減少了用水量，硬化后混凝土孔隙率降低，使密實度得以提高。

(3) 粉煤灰的活性效應

粉煤灰的活性效應也稱火山灰效應，粉煤灰中的活性成份SiO2和AI2O3與水泥和石灰的水化產物在水溶液中發生反應，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，繼而與石膏反應生成水化硫鋁酸鈣。上述這些反應幾乎都是在水泥漿孔隙中進行的，大大降低了混凝土內部的孔隙率，改變了孔結構，提高了混凝土的密實度。

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