淺論粉煤灰混凝土的應(yīng)用及應(yīng)注意的問(wèn)題

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[論文關(guān)鍵詞]粉煤灰混凝土作用問(wèn)題

  [論文摘要]工程質(zhì)量，同時(shí)也提出了我們應(yīng)該注意的問(wèn)題。       眾所周知，粉煤灰是在燃煤電廠煙囪中收集的灰塵,在從高溫到溫度急劇下降的過(guò)程中形成了大量表面光滑的球狀玻璃體,其顆粒比水泥細(xì),比表面積很大,因此具有很大的活性。主要化學(xué)成分是無(wú)定型的Al2O3、SiO2,在堿性環(huán)境下極易發(fā)生反應(yīng),生成凝膠,而水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生的Ca(OH)2正提供了這樣的堿性環(huán)境,使粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用成為可能。       一、改善混凝土的工作性能       混凝土的工作性能主要表現(xiàn)在混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性等方面。粉煤灰摻入混凝土后,降低了混凝土的砂率,從而可以減少細(xì)骨料對(duì)運(yùn)輸管壁的摩擦;粉煤灰中含有的球狀玻璃體,填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤(rùn)滑層;粉煤灰對(duì)水泥顆粒起到物理分散作用,使它們分布得更均勻,阻止了水泥顆粒的粘聚。這些都有效提高了混凝土的流動(dòng)性。由于粉煤灰的活性是在水泥水化后的堿性環(huán)境中被激發(fā)的,因此它并不參加初期的水化反應(yīng),在相同水膠比和膠凝材料用量的情況下,就相對(duì)提高了混凝土水化初期的水灰比,從而提高了混凝土的流動(dòng)性和粘聚性。粉煤灰延緩了初期的水化反應(yīng),還可以明顯減少坍落損失,滿足混凝土運(yùn)輸、澆筑的要求。粉煤灰在混凝土中可以彌補(bǔ)水泥用量和細(xì)集料的細(xì)粉部分的不足,有利于提高混凝土的保水性,還可以堵截泌水的通道,從而減少泌水現(xiàn)象。粉煤灰有效地改善了混凝土的工作性能,提高了混凝土的施工質(zhì)量,也使混凝土的自密實(shí)和高可泵性成為可能。       二、提高混凝土的耐久性       粉煤灰的加入可以改善混凝土中砂子級(jí)配,填充混凝土部分空隙,提高了混凝土的密實(shí)度。另外,粉煤灰的二次水化后生成的C-S-H填充了混凝土中的粗大毛細(xì)孔,進(jìn)一步提高了混凝土的密實(shí)度。從而提高了混凝土的抗?jié)B性和抗化學(xué)腐蝕性等,使混凝土的耐久性得到提高。粉煤灰的火山灰化學(xué)反應(yīng),消耗了混凝土中大量的Ca(OH)2和游離CaO,可以減少硫酸鹽侵蝕混凝土生成鈣礬石的機(jī)會(huì),也可以非常有效地抑制堿骨料反應(yīng),從而避免混凝土發(fā)生膨脹破壞。   粉煤灰的水化反應(yīng)消耗了混凝土中的Ca(OH)2會(huì)使混凝土孔隙水的堿性降低,而可能減弱鋼筋表面形成的堿性保護(hù)膜,使粉煤灰混凝土的抗鋼筋銹蝕能力有減弱趨勢(shì),但由于粉煤灰混凝土的密實(shí)性的提高,大大減小了氯離子侵入的可能,所以現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)和研究并未發(fā)現(xiàn)粉煤灰混凝土的抗鋼筋腐蝕能力明顯低于普通混凝土。       三、提高混凝土的抗裂性能       粉煤灰的摻入減少了水泥用量,從而減少水泥水化過(guò)程中的硬化收縮,事實(shí)上,粉煤灰混凝土的硬化收縮甚至是負(fù)的,也就是說(shuō)它的硬化過(guò)程是微膨脹變形的,這對(duì)混凝土的抗裂性非常有利。粉煤灰二次水化的產(chǎn)物填充了混凝土的毛細(xì)孔,減少了混凝土中游離水的數(shù)量,阻斷了泌水路線,這就大大減小了因泌水和水份蒸發(fā)引起的失水收縮。粉煤灰的應(yīng)用提高了混凝土的密實(shí)性,也減少了骨料與膠合料間的沉縮變形。從而減少了混凝土的塑性收縮裂縫。粉煤灰水化后改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了水泥石和骨料間的界面強(qiáng)度,減少泌水情況的發(fā)生,也減少了混凝土內(nèi)部缺陷,這些都降低了混凝土內(nèi)微裂縫出現(xiàn)的機(jī)率,提高了混凝土的抗裂能力。粉煤灰混凝土的水化熱峰值比普通混凝土明顯降低,峰值發(fā)生時(shí)間明顯推遲,減弱了混凝土構(gòu)件特別是大體積混凝土中的溫度梯度,減少了混凝土的內(nèi)外溫差,從而減小混凝土中的拉應(yīng)力,避免裂縫的出現(xiàn)。   粉煤灰可以降低混凝土的早期強(qiáng)度,減小初期彈性模量,提高早期應(yīng)力松弛能力,這對(duì)提高混凝土的抗裂性能有很大的好處。因?yàn)榛炷潦且环N彈、粘、塑性的混合體,收縮變形所產(chǎn)生的拉應(yīng)力部分會(huì)被徐變松弛所釋放,釋放后的實(shí)際應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉應(yīng)力后混凝土才會(huì)出現(xiàn)裂縫。       四、提高混凝土的強(qiáng)度       雖然由于粉煤灰的水化速度慢而會(huì)導(dǎo)致混凝土的早期強(qiáng)度偏低,但粉煤灰混凝土的最終強(qiáng)度肯定不會(huì)低于普通混凝土。粉煤灰的活性是在堿性環(huán)境下才能激發(fā)出來(lái)的,因此它的水化速度比水泥慢,待水泥水化后,粉煤灰和水泥水化后產(chǎn)生的Ca(OH)2反應(yīng)形成硅酸鈣凝膠,既改善了水泥石和粗骨料間的界面結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了界面薄弱層,又對(duì)水泥石孔結(jié)構(gòu)起到填實(shí)的作用,而且消耗了強(qiáng)度和穩(wěn)定性都較差的Ca(OH)2,從而提高了混凝土的強(qiáng)度。另外,粉煤灰水化速度較慢,在相同水膠比的情況下可以使水泥的水化更充分,粉煤灰水化后產(chǎn)生的H2O又會(huì)促進(jìn)水泥的繼續(xù)水化,從而進(jìn)一步提高了混凝土的強(qiáng)度。對(duì)于粉煤灰早期強(qiáng)度低的問(wèn)題,一方面可以取較長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)度值作為評(píng)價(jià)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),如60d強(qiáng)度、90d強(qiáng)度等。另一方面,可以在加入粉煤灰的同時(shí),再摻入活性較高的磨細(xì)礦渣粉,兩種材料復(fù)摻后,在混凝土強(qiáng)度發(fā)展上能起到互補(bǔ)的作用。   五、需注意的幾個(gè)問(wèn)題       （一）粉煤灰在混凝土中的適宜摻量   較小摻量的粉煤灰只是一定程度上降低了混凝土的水_化熱,只有摻量超過(guò)25%時(shí),粉煤灰對(duì)混凝土的性能才會(huì)有明顯的改善,粉煤灰混凝土最佳摻量范圍為30%-50%。但由于水泥本身所能提供的堿性環(huán)境是有限的,因此在未摻入粉煤灰活化劑的情況下,粉煤灰的摻量不宜大于20%,若要加大粉煤灰的摻量,就必須同時(shí)摻入粉煤灰活化劑。   （二）粉煤灰混凝土的抗碳化問(wèn)題   粉煤灰的水化反應(yīng)消耗了混凝土中的Ca(OH)2,使混凝土的堿性降低,會(huì)加大混凝土的碳化深度。雖然不能因碳化問(wèn)題而影響粉煤灰的推廣使用,但混凝土的碳化是混凝土耐久性的一個(gè)重要指標(biāo),應(yīng)給予足夠的重視。   （三）粉煤灰的質(zhì)量控制   粉煤灰混凝土特別是大摻量的粉煤灰混凝土對(duì)粉煤灰的質(zhì)量要求比較高,而粉煤灰的質(zhì)量波動(dòng)又比較大,電廠收集的可直接用于混凝土工程的只是很少數(shù),這就要積極探索粉煤灰加工的先進(jìn)方法,嚴(yán)格控制用于混凝土工程的粉煤灰質(zhì)量。只有選擇了質(zhì)量穩(wěn)定的粉煤灰,才能保證混凝土質(zhì)量的控制,才能有效推進(jìn)粉煤灰在混凝土中的大規(guī)模應(yīng)用。       六、結(jié)語(yǔ)       粉煤灰作為一種活性礦物摻合料,對(duì)發(fā)展綠色高性能混凝土起到了越來(lái)越大的作用。粉煤灰是工業(yè)“三廢”之一,所造成惡劣的環(huán)境污染長(zhǎng)期困擾著我們。隨著人們對(duì)粉煤灰研究和認(rèn)識(shí)的深入,逐漸將其應(yīng)用到工程領(lǐng)域,變廢為寶。尤其在混凝土中,作為活性礦物摻合料得到了很大的開(kāi)發(fā)和廣泛的應(yīng)用。   粉煤灰在混凝土中的充分應(yīng)用,既是提高和改善混凝土性能的需要,又是節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要。開(kāi)發(fā)利用大摻量粉煤灰綠色高性能混凝土,可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,有著十分重大的意義。