粉煤灰在混凝土中的致密、减水和火山灰效应分析

粉煤灰的火山灰反应的过程主要是：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。

在用扫描电镜对混凝土中粉煤灰的火山灰反应过程的观察中，发现粉煤灰微珠周围形成的水化产物和微珠颗粒之间，存在着一层0．5～1μm厚的水解层。钙离子通过水解层，不断侵蚀微珠表面，而水化产物则不断填实水解层。在水化初期，水解层填实的程度不高，结构疏松，这阶段的火山灰反应就对强度帮助不大。C-S-H胶凝与Ca（OH）2沉淀共同组成 “双膜层”，随水化反应的进展，双膜层与水泥浆体紧密结合。从强度试验结果上看，后期水解层的填实程度提高，强度也就提高了。粉煤灰取代水泥，还减少了水泥用量，从而也减少水化热温升和干缩。因而，粉煤灰混凝土的抗裂性能也就逐渐提高。

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。混凝土的需水量主要取决于混凝土固体材料混合颗粒之间的空隙，因此在保持一定的稠度指标的条件下，要求降低需水量，就必须减少混合颗粒之间的空隙。混凝土颗粒间隙的变化范围是20%～30%，这个百分数越大，需水量就越多。在混凝土中应用粉煤灰，虽然减水量不如表面活性外加剂，但也有相当的效果，可以改善新拌混凝土的流变性质。从而，也就提高了硬化粉煤灰混凝土的抗裂性能。

由于粉煤灰在混凝土中活性充填行为的综合效果，粉煤灰具有致密作用。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，增加了粘聚性和浇注密实性，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。(www.xing528.com)

此外，本试验中掺入了高效减水剂FDN，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、平均孔径降低、大孔数量减少、小孔数量增加，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，抗渗性能得到提高。粉煤灰的火山灰反应是一个长期进行的过程，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，混凝土的抗渗性能和后期强度还将得到进一步提高。

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逊于火山灰活性。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，粉煤灰致密作用减少了混凝土中孔隙体积和较粗的孔隙，特别是填塞了浆体中的毛细孔的通道，对混凝土的抗裂性能十分有利，是提高混凝土抗裂性能的一项重要技术措施。

得出试验配制混凝土90d抗折强度、干缩和弹强比随粉煤灰掺量的变化关系。研究机理表明：由于粉煤灰能与水泥水化生成的Ca（OH）2反应，因而具有火山灰效应；由于粉煤灰玻璃微珠的滚珠轴承作用，粉煤灰具有减水作用；由于粉煤灰在混凝土中活性充填行为的综合效果，粉煤灰具有致密作用。粉煤灰的细度较小，颗粒强度较高，减少了混凝土中孔隙体积和较粗的孔隙，特别是填塞了浆体中的毛细孔的通道，对混凝土的抗裂性能的提高十分有利。此外，粉煤灰取代水泥，减少了水泥用量，从而也减少了水化热温升和干缩，因而是提高混凝土抗裂性能的一项重要技术措施。