粉煤灰的性质及对水泥混凝土强度的影响

粉煤灰是从电厂烟尘中收集的一种细颗粒粉末，其主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化铁，形状为微细硅铝玻璃微珠，这些玻璃体单元——硅氧四面体、铝氧四面体和铝氧八面体的聚合度较大，一般呈无规则的长链式和网络式结构，不易解体断裂。

用扫描电子显微镜观察表明，粉煤灰是由多种粒子构成。按照其颗粒形貌，可将粉煤灰颗粒分为玻璃微珠（根据其相对密度分为漂珠和沉珠两种，相对密度大于1的为沉珠、小于1的为漂珠）、海绵状玻璃体、炭粒等。从应用角度来说，受到充分燃烧最终形成的玻璃微珠含量越多越好。粉煤灰中未燃尽的碳，可按烧失量指标来估量。碳粒被认为是对混凝土有害的物质，其吸水性大、强度低、易风化，对其含量应加以限制。粉煤灰中的SiO2和Al2O3，它们是粉煤灰活性的主要来源，两者的含量越高，粉煤灰对混凝土的增强效果就越明显。

按照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》 （GB 1596—91）标准，我国粉煤灰分为3个等级，见表5-11。

表5-11　《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596—91）标准对粉煤灰的等级划分（主要指标）(www.xing528.com)

水泥中的C3S、C2S在水化时析出Ca （OH）2，粉煤灰处在这种碱性介质中，其硅铝玻璃球体中的部分Si-O、Al-O键在极性较强的OH-、Ca2+及剩余石膏发生反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙和钙矾石，从而产生强度。但由于活性较高的硅铝玻璃球珠表面致密且光滑，OH-或极性水分子对其侵析过程缓慢，而使上述反应过程非常缓慢，相应生成的水化产物数量很少，早期强度会有所降低。

现代混凝土技术的发展，要求在生产混凝土时能够减少水泥用量，节约能源。粉煤灰作为混凝土掺合料是粉煤灰综合利用的有效办法之一，粉煤灰应用于混凝土的主要优点表现为：节约费用，改善新拌混凝土的工作性能，改善混凝土早期性能或极限强度，改善混凝土抗硫酸盐侵蚀、碱集料反应等耐久性能及与外加剂的叠加效应，使减水剂的减水效果更为明显，降低胶凝材料的水化热、降低混凝土的放热峰值、提高混凝土的抗裂性能等。