建筑材料职称论文发表简述粉煤灰对水泥混凝土耐久性的影响

　　摘 要：粉煤灰是具有火山灰活性的掺合材后,合理的掺加粉煤灰,能够降低混凝土初期水化热的不利影响。粉煤灰能够改善混凝土的性能,使混凝土坍落度增加、需水量降低，改善孔结构,提高混凝土密实程度,改善耐久性。由于粉煤灰混凝土的性能较好，因而也被用在各种大大小小的工程中，其使用变得日益广泛。本文阐述了粉煤灰对混凝土性能的影响, 讨论了粉煤灰在混凝土中的作用.它可以改善混凝土内部结构,提高混凝土的耐久性。

　　关键词：建筑材料职称论文发表,职称论文发表,粉煤灰,混凝土,耐久性,影响因素

　　随着现代建筑向大跨度高层化重载化方向发展以及使用环境的需要都要求使用高强混凝土，但是仅有高强混凝土还不能满足现代混凝土的发展需要。现在的混凝土首先需要考虑的是高耐久性高工作性和高的体积稳定性，因此，近年来逐步得到重视的是在高强混凝土的基础上发展起来的高性能混凝土。目前实现混凝土高强高性能的主要技术途径是采用较小的水胶比，适当粒径的优质骨料，较高标号的优质水泥，适当细度的矿物掺合料，以及具有控制塌落度损失功能的超塑化剂。其中采用适当细度的矿物掺合料已经不仅仅是出于经济需要，而更主要是为了提高混凝土各种性能随着高强高性能混凝土。应用技术的发展和进步优质的矿物掺合料需求量越来越大，但许多优质的矿物掺合料如硅粉沸石粉等由于受产地价格的限制不能满足高强高性能混凝土全面发展应用的需要而采用来源较广的粉煤灰同样可以配制出满足工程需要的高强高性能混凝土。

　　粉煤灰是煤在锅炉中燃烧后形成的被烟气携带出炉膛的细灰，由有机物和无机物组成，可综合利用其可燃成分后，常用来作混凝土的掺合料。随着电力工业的发展，粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的关注。我国高等级公路建设发展迅速，许多省份都在高速公路上修建了大量的水泥混凝土路面。在混凝土中适量地掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料，减少了用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，增强了混凝土的可泵性，减少了混凝土的徐变、水化热、热能膨胀性，增强了混凝土抗渗能力，增加了混凝土的修饰性。降低了工程造价，提高水泥混凝土路面施工质量和施工效率，是改善水泥混凝土路面使用效果的有效技术手段，为水泥混凝土路面的发展应用开拓了新的空间。

　　1 粉煤灰材料的特性?

　　粉煤灰是一种均匀级配材料，粉煤灰不应含团块、腐殖质及其它杂质，其粒径介于0.005mm~0.10mm之间，处于粉质砂土和粉质粘土范围内。粉煤灰用作路基填筑材料时，粉煤灰的粒径组成影响其压实性能，粗颗粒含量较多的粉煤灰，内摩阻角会增大，表现出一定的有利作用。?

　　1.1 粉煤灰的物理性质?

　　粉煤灰外观光滑而松软，呈粒状，粒径较小，部分颗粒尺寸小于10μm，具有较大的比表面积。对粉煤灰的X光衍射分析得出：粉煤灰中主要为玻璃质，其次为莫来石、石英，还有少量的方解石、水云母、高岭石、绿泥石等。粉煤灰是由各种形状的颗粒组成的混合物，实心和空心圆形小球占很大比例，颗粒以非晶质的玻璃质体为主，是一种粒状球形玻璃质组成。在外荷载作用下，粉煤灰具有一定的压缩性，同比粘性土其压缩变形要小的多。粉煤灰的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。毛细现象十分强烈，毛细水的上升高度与压实度关系密切。在作为路面基层无机结合料时，粉煤灰的比表面积应满足2500cm2/g的规定标准，以利于早期强度的发展和火山灰反应。

　　1.2 粉煤灰的化学性质?

　　粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，含有少量的黄铁矿、方解石、石英等矿物。当其粒度较细并在有水条件时可与碱金属或碱土金属反应生成胶凝性产物;另一类是硫钙型粉煤灰，粉煤灰硅铝含量少，石灰和硫的含量较高，属高钙灰范畴，具有较强的自硬性。游离的石灰和未燃尽的碳是对工程有影响的主要成分，游离的石灰能够影响粉煤灰的火山灰反应，未燃尽的碳影响其压实性能。铝、硅形成了活性成分，粉煤灰的密度小，这就是其在公路中利用的优势。

　　2粉煤灰混凝土的耐久性?

　　粉煤灰混凝土降低了混凝土水化热，防止混凝土热应力裂缝，还能降低硬化混凝土的渗透性，提高混凝土耐化学(酸、硫酸盐)腐蚀能力，降低氯离子渗透速率，防止碱—骨料反应等等。增大混凝土的密实性，提到了混凝土自身的抗侵蚀能力，从而延长了混凝土的使用寿命。

　　2.1 渗透性?

　　粉煤灰的渗透性包括透水性、透气性和透离子性等，是一个综合指标。混凝土抵抗氯离子渗透的能力和混凝土配合比、原材料、施工质量密切相关，反应了混凝土的抗渗透性。粉煤灰的压实度越大，渗透系数越小。煤粉灰的形态效应能够减少新拌混凝土的用水量并能降低初始水灰比。粉煤灰的渗透系数为1.9~7.6×10-5cm/s，而亚粘土的透系数约为1.48×10-7cm/s，煤粉灰活性效应形成的凝胶对因取代水泥而减少的凝胶在数量上起到补充作用，使粉煤灰混凝土的强度提高，耐久性有所改善。水泥石的孔结构发生变化，因而抗渗性明显提高，粉煤灰的渗透性比土优越。向混凝土中掺入粉煤灰能大幅度提高混凝土的抗渗性主要原因有以下两点：

　　(1)温峰削减和密实效应

　　粉煤灰能显著的降低水泥水化产生的温升。因为，在保持混凝土的胶结材总量不变的条件下，它的掺入能相应地降低了混凝土中水泥的用量。因而，水泥的水化热量降低，掺量增大时，降低更多。尽管其本身在混凝土中将产生火山灰反应，要放出水化热，但是，这种反应滞后于水泥水化反应，而且时间也拉得很长，其反应热可以忽略。

　　(2)火山灰活性效应和吸附作用

　　粉煤灰颗粒含有活性 Si02和 AL2O3 ，它们不断吸收水泥水化生成Ca(OH)2 ，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，填充水泥石毛细孔。水泥粒子之间填充性并不好，通常其平均粒径为 20-30μm ，而粉煤灰的平均粒径比水泥小，超细粉煤灰更小，平均粒径 3-6μm。因此，如果在水泥中掺入粉煤灰，则可大幅度改善胶凝材料颗粒的填充性，提高水泥石的致密度。纯粉煤灰的相对密度比水泥的相对密度要小，在取代重量相当的水泥时，可使细颗粒含量增多，这些颗粒填充在水泥粒子之间和界面的空隙中，使水泥石结构和界面结构更为致密。同时，粉煤灰中活性成分火山灰反应生成的水化硅酸钙能填塞水泥石中毛细孔隙，堵塞渗透通道，从而使混凝土的抗渗性大幅提高。

　　2.2 抗冻性?

　　抗冻性指被冷却的生物，在体内已出现冰晶的状态下仍能生存的特性。粉煤灰混凝土的抗冻性主要取决于强度。混凝土的抗冻能力随粉煤灰掺量的增加而降低;混凝土的引气量和强度是影响普通混凝土和粉煤灰混凝土抗冻性的决定性因素。满足抗冻性要求的引气量取决于相应的混凝土强度等级。混凝土强度越高，满足抗冻性所必需的引气量越低。强度高，抗冻性就好。所以，抗冻性与试体密实程度有一定关系。

　　2.3 抗碳化能力?

　　混凝土碳化作用是指碳酸气或含碳酸气的水与混凝土中的氢氧化钙作用生成碳酸钙的反应， 也就是“碳酸气作用”。按碳化程度可分为三个区，靠外部的完全碳化区;内部的未碳化区;中间的碳化反应区。抗压强度与炭化速率的关系：掺粉煤灰混凝土的碳化速率均不同程度的高于同强度的基准混凝土，当前者的强度超过后者一定幅度时, 两者才可能有相同的抗碳化能力，影响其碳化速率的两个本质因素是混凝土的碱度与渗透性。水泥用量不减少，再外掺粉煤灰取代部分砂子，粉煤灰混凝土抗碳化能力就可以增加，同时掺用粉煤灰和减水剂的技术措施，可以更好地发挥粉煤灰的效应，保证提高粉煤灰的抗碳化能力。

　　(1)如用粉煤灰取代部分水泥，使得混凝土中水泥熟料的含量降低，析出的氢氧化钙数量必然减少，同时粉煤灰二次水化反应(主要吸收 Ca(OH)2)生成水化硅酸钙，均导致混凝土碱度降低，亦即混凝土抗碳化性能降低，这是不利的一方面。

　　(2)粉煤灰的微集料填充效应，能使混凝土孔隙细化，结构致密，在一定程度上能延缓碳化的程度，但是对防碳化扩散来说，是达不到混凝土的要求的。对于粉煤灰的不利影响，现在已有相应的措施加以改善。研究发现，当粉煤灰掺量等于或小于 40 、复掺矿渣粉至总量为 60%,70% 和 80% 时，混凝土碳化深度均比单掺 60% 粉煤灰混凝土的要低 ; 粉煤灰掺量为 50% 、矿渣粉掺量为 10% 时，混凝土的碳化深度也比单掺 60% 粉煤灰的要低得多。即使用粉煤灰与矿渣粉的复掺技术可显著缓和单掺粉煤灰混凝土抗碳化能力的下降，或在保持抗碳化性能不下降的情况下，可提高混凝土中掺合料的总量，降低水泥用量。

　　2.4 粉煤灰对混凝土收缩性能的影响

　　由表可知，随着龄期的延长，混凝土的收缩值逐渐变大;随着粉煤灰掺量的增加，混凝土同龄期的收缩值逐渐变小。

　　不同粉煤灰掺量的混凝土各龄期的收缩值混凝土中的水泥灰浆水化反应生成的水化产物的体积小于水泥和水的体积之和，混凝土中的水化反应和收缩同时进行。掺入粉煤灰后，未发生二次水化反应的粉煤灰的细微颗粒填充于混凝土中不够致密的孔隙中，使原本填充其中的水分被释放出来，避免了混凝土内孔隙坍塌的发生，可有效抑制混凝土的收缩，但随着粉煤灰的水化程度的增加，这种抑制力逐渐减弱，混凝土的收缩依然会逐渐增加。增加粉煤灰的掺量，可更有效的抑制混凝土的收缩。

　　2.5抗硫酸盐能力

　　在混凝土中掺入粉煤灰，能减少水泥用量即减少了由水泥带入的 C3A 含量，也减少了水泥水化生成的Ca(OH)2量，从而减少了与侵蚀溶液中侵蚀介质反应的Ca(OH)2量 ;粉煤灰中活性成分的火山灰反应，减少了混凝土水化物中的游离 Ca(OH): 量，使得形成具有膨胀破坏作用的钙矶石反应也相应减少，同时反应生成的水化硅酸钙填塞了水泥石中毛细孔隙，增强了混凝土的密实度，也降低了硫酸盐侵蚀介质的侵入与腐蚀速度

　　2.6抗碱一集料反应能力

　　掺粉煤灰能降低混凝土的碱性，有效抑制碱一集料反应。有关试验研究表明，高掺量粉煤灰混凝土浸泡在 1 当量浓度的 NaOH 溶液中的膨胀量比相同条件下普通混凝土明显要低。

　　总之，粉煤灰混凝土的耐久性问题是一个综合性问题，抗冻性和抗碳化能力是粉煤灰混凝土耐久性两个重要的方面。利用粉煤灰已不仅仅是取代水泥、节约能源以及减少环境污染的问题,粉煤灰已经成为对混凝土改性的一种重要组分。提高混凝土的耐久性对实现建筑可持断发展战略,更好地应用资源、节约能源和保护环境,都具有非常重要的意义。

　　参考文献：

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