劣质粉煤灰在混凝土中新问题频出(二)

2 粉煤灰对混凝土性能的影响及原因

粉煤灰掺入混凝土中会对混凝土的许多性能产生影响，如对新拌混凝土的和易性、泌水率、流动度和泵送性、凝结时间、均匀性、含气量等方面的影响；对硬化中混凝土性能会有早期强度、水化热、养护温度和湿度等方面的影响；对硬化混凝土性能会有抗压强度、弹性模量、密度、蠕变、干缩性、抗渗性、抗冻性、碳化、碱-集料反应、抗硫酸盐能力、抗氯化物能力等方面的影响。

粉煤灰之所以能改善混凝土的诸多性能，主要是因为粉煤灰具有形态效应、填充效应和火山灰活性。

（1）形态效应

水是混凝土拌制与硬化过程中必不可少的组分之一。加入混凝土中的水具有两方面的作用，一方面是满足水泥水化作用所需，这方面的水约占胶凝材料用量的20%~25%；另一方面是使所配制出来的混凝土拌合物具有一定的流动性，便于施工操作。超过水化作用所需的水在混凝土浇筑工作完成后就成了有害部分，其中大部分水分在混凝土硬化后形成的直径较大的空隙会给混凝土结构造成永久性伤害，降低混凝土强度、耐久性等性能。

粉煤灰具有形态效应，可以产生减水势能。粉煤灰颗粒中绝大多数为玻璃微珠，是一种表面光滑的球形颗粒。由于粉煤灰玻璃微珠的滚珠轴承作用，粉煤灰在混凝土中有减水作用。这将有利于减少混凝土的单位用水量，从而减少多余水在混凝土硬化后形成的直径较大的空隙。在保证混凝土强度的前提下，还可减少水泥用量，降低混凝土的绝热温升和混凝土中温度裂缝发生的概率，使混凝土更为致密。

（2）填充效应

粉煤灰还具有微骨料填充效应，能产生致密势能，可减少硬化混凝土的有害孔的比例，有效提高混凝土的密实性；化学作用产生的水化产物起到骨架作用，可提高粘结强度，从而提高混凝土的抗裂性能。

混凝土中应用优质粉煤灰，在新拌混凝土阶段，粉煤灰充填于水泥颗粒之间，使水泥颗粒“解絮”扩散，改善了和易性，增加了粘聚性和浇筑密实性，从而使混凝土初始结构致密化；在硬化发展阶段，发挥物理充填料的作用；在硬化后，又发挥活性充填料的作用，改善混凝土中水泥石的孔结构。

过去往往只注意粉煤灰的火山灰活性，其实按照现代混凝土技术来衡量，粉煤灰的致密作用的重要意义不亚于火山灰活性。因为优质粉煤灰的细度较小，颗粒强度较高，粉煤灰的致密作用对混凝土强度的发展有利。另外，粉煤灰充填效应减少了混凝土中孔隙体积和较粗的孔隙，特别是充填了浆体中毛细孔的通道，对混凝土的强度和耐久性十分有利，是提高混凝土性能的一项重要技术措施。

（3）火山灰活性

粉煤灰火山灰活性，其反应的过程主要是：受扩散控制的溶解反应早期粉煤灰微珠表面溶解，反应生成物沉淀在颗粒的表面上，后期钙离子继续通过表层和沉淀的水化产物层向芯部扩散。混凝土中普遍掺加高效减水剂，能大大减少混凝土中因释放多余水分而留下的毛细孔通道，使水泥中硅酸钙水化所产生的Ca(OH)2通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面而发生化学吸附和侵蚀，并生成水化硅酸钙和水化铝酸钙。大部分水化产物开始以凝胶状出现，填充了混凝土内部孔隙，改善了混凝土中水泥石的孔结构，使水泥石中总的孔隙率降低，使孔结构进一步细化，分布更为合理，并随龄期的增长，数量不断增加，形成网络结构，使混凝土更加致密，从而切断混凝土渗水的通道。不断进行的火山灰反应使粉煤灰混凝土的孔结构进一步优化，使得混凝土的后期强度和耐久性得到进一步提高。