在現代混凝土中,粉煤灰已經與水泥、集料、水和外加劑同樣重要,是礦物外加劑,也可稱為第二膠凝材料,是混凝土的一種組分。 具體作用及效能如下:
1) 摻入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性
新拌混凝土的和易性受漿體的體積、水灰比、骨料的級配、形狀、孔隙率等的影響。摻用粉煤灰對新拌混凝土的明顯好處是增大漿體的體積,大量的漿體填充了骨料間的孔隙,包裹並潤滑了骨料顆粒,從而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料顆粒可以減少漿體與骨料間的介面摩擦,在骨料的接觸點起滾珠軸承效果,從而改善了混凝土拌和物的和易性。
2) 粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水
粉煤灰的摻入可以補償細骨料中的細屑不足,中斷砂漿基體中泌水渠道的連續性,同時粉煤灰作為水泥的取代材料在同樣的稠度下會使混凝土的用水量有不同程度的降低,因而摻用粉煤灰對防止新拌混凝土的泌水是有利的。
3 )摻用粉煤灰,可以提高混凝土的後期強度
有試驗資料表明,在混凝土中摻入粉煤灰後,隨著粉煤灰摻量的增加,早期強度(28天以前)逐減,而後期強度逐漸增加。粉煤灰對混凝土的強度有三重影響:減少用水量,增大膠結料含量和透過長期火山灰反應提高強度。
當原材料和環境條件一定時,摻粉煤灰混凝土的強度增長主要取決於粉煤灰的火山灰效應,即粉煤灰中玻璃態的活性氧化矽、氧化鋁與水泥漿體中的Ca(OH)2作用生成鹼度較小的二次水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣的速度和數量。粉煤灰在混凝土中,當Ca(OH)2薄膜覆蓋在粉煤灰顆粒表面上時,就開始發生火山灰效應。但由於在Ca(OH)2薄膜與粉煤灰顆粒表面之間存在著水解層,鈣離子要透過水解層與粉煤灰的活性組分反應,反應產物在層內逐級聚集,水解層未被火山灰反應產物充滿到某種程度時,不會使強度有較大增長。隨著水解層被反應產物充滿,粉煤灰顆粒和水泥水化產物之間逐步形成牢固聯絡,從而導致混凝土強度、不透水性和耐磨性的增長,這就是摻粉煤灰混凝土早期強度較低、後期強度增長較高的主要原因。
4) 摻粉煤灰可降低混凝土的水化熱
混凝土中水泥的水化反應是放熱反應,在混凝土中摻入粉煤灰由於減少了水泥的用量可以降低水化熱。水化放熱的多少和速度取決於水泥的物理、化學效能和摻入粉煤灰的量,例如,若按重量計用粉煤灰取代30%的水泥時,可使因水化熱導致的絕熱溫升降低15%左右。
在現代混凝土中,粉煤灰已經與水泥、集料、水和外加劑同樣重要,是礦物外加劑,也可稱為第二膠凝材料,是混凝土的一種組分。 具體作用及效能如下:
1) 摻入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性
新拌混凝土的和易性受漿體的體積、水灰比、骨料的級配、形狀、孔隙率等的影響。摻用粉煤灰對新拌混凝土的明顯好處是增大漿體的體積,大量的漿體填充了骨料間的孔隙,包裹並潤滑了骨料顆粒,從而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。粉煤灰的骨料顆粒可以減少漿體與骨料間的介面摩擦,在骨料的接觸點起滾珠軸承效果,從而改善了混凝土拌和物的和易性。
2) 粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水
粉煤灰的摻入可以補償細骨料中的細屑不足,中斷砂漿基體中泌水渠道的連續性,同時粉煤灰作為水泥的取代材料在同樣的稠度下會使混凝土的用水量有不同程度的降低,因而摻用粉煤灰對防止新拌混凝土的泌水是有利的。
3 )摻用粉煤灰,可以提高混凝土的後期強度
有試驗資料表明,在混凝土中摻入粉煤灰後,隨著粉煤灰摻量的增加,早期強度(28天以前)逐減,而後期強度逐漸增加。粉煤灰對混凝土的強度有三重影響:減少用水量,增大膠結料含量和透過長期火山灰反應提高強度。
當原材料和環境條件一定時,摻粉煤灰混凝土的強度增長主要取決於粉煤灰的火山灰效應,即粉煤灰中玻璃態的活性氧化矽、氧化鋁與水泥漿體中的Ca(OH)2作用生成鹼度較小的二次水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣的速度和數量。粉煤灰在混凝土中,當Ca(OH)2薄膜覆蓋在粉煤灰顆粒表面上時,就開始發生火山灰效應。但由於在Ca(OH)2薄膜與粉煤灰顆粒表面之間存在著水解層,鈣離子要透過水解層與粉煤灰的活性組分反應,反應產物在層內逐級聚集,水解層未被火山灰反應產物充滿到某種程度時,不會使強度有較大增長。隨著水解層被反應產物充滿,粉煤灰顆粒和水泥水化產物之間逐步形成牢固聯絡,從而導致混凝土強度、不透水性和耐磨性的增長,這就是摻粉煤灰混凝土早期強度較低、後期強度增長較高的主要原因。
4) 摻粉煤灰可降低混凝土的水化熱
混凝土中水泥的水化反應是放熱反應,在混凝土中摻入粉煤灰由於減少了水泥的用量可以降低水化熱。水化放熱的多少和速度取決於水泥的物理、化學效能和摻入粉煤灰的量,例如,若按重量計用粉煤灰取代30%的水泥時,可使因水化熱導致的絕熱溫升降低15%左右。