摘要：在混凝土中摻入適量的粉煤灰，可改善其諸多方面性能，降低工程造價。本文闡述了粉煤灰混凝土的各項性能，討論了其施工特點及工程應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：混凝土；粉煤灰；性能；應(yīng)用
　　一、引言
　　隨著混凝土在工程中的大量應(yīng)用和發(fā)展，粉煤灰正在逐漸成為制備混凝土的必備原材料之一。美國是粉煤灰混凝土科學(xué)技術(shù)發(fā)展的先驅(qū)，率先建造的蒙大拿州餓馬壩工程，取得了改善混凝土性能、節(jié)約水泥的優(yōu)良效果。80年代以來，世界各國對粉煤灰的研究與應(yīng)用進(jìn)入新的發(fā)展階段[1]。在我國，粉煤灰混凝土已廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)的混凝土工程中，如房屋建筑、道路橋梁、地鐵、隧道、污水管道、排水管道、大型基礎(chǔ)及市郊水利工程等領(lǐng)域。
　　在現(xiàn)代混凝土中，粉煤灰已成為混凝土的一個組分，與水泥、集料、水、外加劑具有同等重要的地位。粉煤灰高性能混凝土以耐久性為主要目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計。為達(dá)到高耐久性，粉煤灰混凝土應(yīng)具備的性能是：在新拌狀態(tài)有良好的工作性和和易性；增加混凝土粘聚性，減少離析與秘水，以使成型均勻、密實[2]；水化硬化早期的沉降收縮和水化收縮小，降低由于水化熱帶來的混凝土溫度升高，硬化過程干縮小，以達(dá)到減小初始裂縫，降低混凝土的滲透性。
　　二、粉煤灰混凝土的性能
　　粉煤灰對混凝土性能的影響可分為三個階段：（1）新拌混凝土階段：影響混凝土的凝結(jié)時間，改善和易性，改變流變特性，提高可泵性等；（2）硬化中的混凝土階段：調(diào)節(jié)硬化過程，降低水化熱；（3）硬化后的混凝土階段：提高后期強(qiáng)度，抑制堿-集料反應(yīng)，提高抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕性等耐久性能。
　　（一）強(qiáng)度
　　粉煤灰通過減少用水量、增大膠結(jié)材含量和后期火山灰反應(yīng)，對混凝土產(chǎn)生影響，提高其后期強(qiáng)度。
　　抗壓強(qiáng)度：粉煤灰在混凝土中作為膠凝材料使用，因粉煤灰的活性比水泥小，在28d齡期內(nèi)摻入粉煤灰的混凝土與不摻粉煤灰的混凝土相比，強(qiáng)度往往較低。但隨著火山灰反應(yīng)的不斷進(jìn)行，強(qiáng)度不斷增長，90d后超過不摻粉煤灰的基準(zhǔn)混凝土。
　　劈裂抗拉強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度：實驗表明，粉煤灰對混凝土抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的影響遠(yuǎn)大于抗壓強(qiáng)度，這就可以顯著提高混凝土的抗裂性能。粉煤灰混凝土的拉壓比、折壓比均高于基準(zhǔn)混凝土的相應(yīng)值。
　　（二）和易性
　　粉煤灰主要通過以下幾點改善混凝土的和易性：
　　1．優(yōu)質(zhì)粉煤灰中含有70%以上的球狀玻璃體，這些球狀玻璃體表面光滑無棱角，摩擦力小，在混凝土的攪拌、泵送、振搗過程中起著一種類似于軸承的潤滑作用；
　　2．新拌混凝土中水泥顆粒易聚集成團(tuán)，粉煤灰的摻入可填充水泥空隙，有效分散水泥顆粒，同時能夠形成更多的漿體來潤滑骨料，提高了混凝土的工作性；
　　3．摻入粉煤灰可以補(bǔ)償細(xì)骨料中細(xì)微顆粒的不足，使砂漿基體中連續(xù)的泌水渠道被中斷，同時品質(zhì)良好的粉煤灰在同樣的稠度下能減少混凝土的拌和用水量，使混凝土中的水灰比降低到更小水平，減少泌水和離析現(xiàn)象。
　　（三）抗凍性
　　通常采用反復(fù)凍融的測試方法評定混凝土的抗凍性能。研究表明，混凝土中以20%粉煤灰取代相應(yīng)的水泥時，其抗凍性超過基準(zhǔn)混凝土。但是粉煤灰摻量太高時，經(jīng)過150-200次凍融循環(huán)后，混凝土出現(xiàn)明顯的破壞[3]。引氣量和強(qiáng)度是影響混凝土抗凍性的主要因素，滿足抗凍性要求的引氣量取決于混凝土的強(qiáng)度等級，混凝土強(qiáng)度越高，滿足抗凍性所需的引氣量越低。當(dāng)粉煤灰混凝土中的引氣量小于3.5%時，水灰比對抗凍性有顯著的影響；引氣量超過這一范圍時，水灰比對混凝土的抗凍性影響不大。
　　（四）抗?jié)B性
　　粉煤灰的三種效應(yīng)[4]均能提高混凝土的抗?jié)B性。活性效應(yīng)：粉煤灰中的Al2O3、SiO2與水泥的水化物反應(yīng)，生成水化鋁酸鈣和水化硅酸鈣，降低了基體的孔隙率，提高了混凝土的抗?jié)B性。形態(tài)效應(yīng)：粉煤灰中的玻璃微珠，保水性好，可減少泌水通道，提高混凝土抗?jié)B性。微集料效應(yīng)：粉煤灰中的微細(xì)顆粒分布于水泥顆粒之間，增加了混凝土的密實性，提高混凝土的抗?jié)B性。
　　（五）抗碳化性
　　一般來說，摻入粉煤灰后，要比普通混凝土碳化速度快。因為粉煤灰中存在活性氧化硅和活性氧化鋁，它們與水泥水化產(chǎn)物氧化鈣結(jié)合形成具有膠凝性的物質(zhì)，降低了混凝土的PH值，使得碳化速度加快，在高粉煤灰摻量下更加明顯。一般摻用優(yōu)質(zhì)減水劑或改善膠凝材料的級配，降低水灰比，可使粉煤灰混凝土減慢碳化速度，滿足工程要求。
　　三、粉煤灰混凝土的施工要點
　　粉煤灰混凝土在進(jìn)行澆筑施工時應(yīng)嚴(yán)格控制其塌落度，避免塌落度過大；同時，在保證充分振搗的前提下，要防止混凝土過振，過振將使混凝土表面出現(xiàn)明顯的粉煤灰浮漿層，影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性及外觀。
　　粉煤灰混凝土應(yīng)及早進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一般用塑料薄膜或噴灑養(yǎng)護(hù)劑覆蓋，這一點與水泥混凝土所進(jìn)行的濕養(yǎng)護(hù)不同。覆蓋的目的一方面是為了避免水分從表面蒸發(fā)，形成毛細(xì)孔道，導(dǎo)致表面層微結(jié)構(gòu)疏松，并為內(nèi)部水分進(jìn)一步蒸發(fā)提供通道；另一方面是為了避免處于表面層的粉煤灰因缺水而不能進(jìn)行二次水化反應(yīng)，從而導(dǎo)致粉煤灰混凝土的強(qiáng)度和密實性下降。
　　低溫季節(jié)施工，要采取早強(qiáng)和保溫措施，粉煤灰表面最低溫度不得低于5℃，才能保證混凝土盡快獲得所需的強(qiáng)度。
　　四、粉煤灰混凝土的工程應(yīng)用
　　目前，國內(nèi)外粉煤灰在混凝土中應(yīng)用的途徑主要有以下幾種。
　　（一）粉煤灰在水泥及混凝土中的應(yīng)用
　　利用粉煤灰生產(chǎn)水泥，是粉煤灰綜合利用的一種主要途徑。應(yīng)用粉煤灰可以生產(chǎn)一些特種水泥：大壩水泥、無熟料水泥等。由于粉煤灰質(zhì)量均勻、需水量比低，同時具有火山灰活性，因此將其用作混凝土摻合料取代部分水泥時，能有效改善混凝土和易性、堿集料反應(yīng)及抗硫酸鹽侵蝕等性能，提高抗?jié)B性，減少早期的干燥收縮現(xiàn)象。
　　（二）粉煤灰混凝土生產(chǎn)建材制品
　　粉煤灰混凝土輕質(zhì)隔墻板。主要是用水泥粉煤灰泡沫混凝土生產(chǎn)輕質(zhì)墻板，或在輕度墻板的基礎(chǔ)上，配料時加入部分粉煤灰生產(chǎn)輕質(zhì)隔墻板。
　　粉煤灰加氣混凝土。它是一種新型、輕質(zhì)保溫節(jié)能的墻體材料。特別適用于地震區(qū)、高層建筑填充墻和寒冷地區(qū)的外墻，可減輕墻重，增加使用面積。
　　粉煤灰混凝土路面磚。其以水泥和粉煤灰為混合膠結(jié)料再配以粗骨料等原料，經(jīng)計量攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)制成。可制成方磚、連鎖路面磚、仿古磚及其它形狀的路面磚等。
　　（三）粉煤灰混凝土用于道路工程
　　粉煤灰可直接用于路面、基層、填筑路堤及結(jié)構(gòu)回填等道路工程中，部分取代傳統(tǒng)筑路材料，目前已得到廣泛應(yīng)用。大量工程實踐證明，用粉煤灰替代部分水泥，鋪筑水泥路面，在有利于降低混凝土初始坍落度，延長混凝土初凝時間，減少運輸過程中的坍落度損失，降低水化熱和混凝土溫度，減少路面收縮裂縫，提高路面抗壓強(qiáng)度的同時，還能降低工程造價。
　　五、結(jié)論
　　對粉煤灰混凝土的研究與探討，近年來得到了很大關(guān)注。由于粉煤灰能明顯改善混凝土的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能，使其在混凝土中的應(yīng)用越來越廣泛，發(fā)展使用粉煤灰混凝土具有顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會效益，是可持續(xù)發(fā)展的需要，在我國有廣闊的應(yīng)用前景。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]王福元,吳正嚴(yán).粉煤灰利用手冊[M].北京:中國電力出版社,1997.
　　[2]黃士元,蔣家奮,楊南如,周兆桐等.近代混凝土技術(shù)[M].陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1997.
　　[3]孫學(xué)偉,司衛(wèi)平.粉煤灰高性能混凝土的性能及應(yīng)用[J].山東建材,2008年第4期.
　　[4]王愛勤.建筑混凝土[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2001.