粉煤灰的等级、品质及限制

从煤粉炉排出的烟气中收集到的颗粒粉末称为粉煤灰。按其排放方式的不同，分为干排灰及湿排灰两种。湿排灰含水量大，活性降低较多，质量不如干排灰。干排灰按收集方法的不同，有静电收尘灰和机械收尘灰两种。静电收尘灰颗粒细、质量好；机械收尘灰的颗粒较粗、质量较差。为改善粉煤灰的品质，可对粉煤灰进行再加工，经磨细处理的称为磨细灰；采用风选处理的，称为风选灰；未经加工的称为原状灰。按所燃煤种不同，分为F类及C类。F类粉煤灰是由燃烧无烟煤或烟煤的烟气中收集的粉煤灰；C类粉煤灰是由燃烧褐煤或次烟煤的烟气中收集的粉煤灰，灰中氧化钙的含量较高，一般大于10%。

3.5.1.1　粉煤灰的质量要求

粉煤灰的化学成分主要有SiO2、Al2O3及Fe2O3等，其中SiO2及Al2O3二者之和常在60%以上，是决定粉煤灰活性的主要成分。此外，还含有CaO、MgO及SO3等。CaO含量较高的粉煤灰，其活性一般也较高，但当其游离CaO的含量较高时，会引起安定性不良。研究表明，低钙灰掺入混凝土可以改善混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，而CaO含量较高的粉煤灰则无显著作用，甚至会降低混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。粉煤灰中所含SO3是有害成分，应限制其含量。

粉煤灰的矿物组成主要为铝硅玻璃体，呈实心或空心的微细球形颗粒，称为实心微珠或空心微珠（其中的一部分能漂浮在水面，简称漂珠）。实心微珠颗粒最细，表面光滑，是粉煤灰中需水量最小、活性最高的有效成分。粉煤灰中还含有多孔玻璃体、玻璃体碎块、结晶体及未燃尽碳粒等。未燃尽的碳粒颗粒较粗，会降低粉煤灰的活性，增大需水性，是有害成分。粉煤灰中含碳量可用烧失量大致评定。多孔玻璃体等非球形颗粒，表面粗糙，粒径较大，会增大需水量，当其含量较多时，使粉煤灰品质下降。

细度是评定粉煤灰品质的重要指标之一。实心微珠含量较多，未燃尽碳及不规则的粗粒含量较少时，粉煤灰较细、品质较好。磨细灰的颗粒虽然较细，但在加工过程中，多孔玻璃体及空心微珠可能被破碎，故在其中含有较多的非球形颗粒，质量虽然较磨细前有所提高，但比静电收尘的含大量实心微珠的细灰为差。风选灰不破坏粉煤灰的颗粒形貌，其质量较磨细灰好。

《用于水泥混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2005）规定，作为活性掺合料的粉煤灰成品，按燃煤不同分为F类及C类，并分为三个等级，品质标准见表3.14。

表3.14　粉煤灰的等级及其品质指标%

注 代替细骨料或用以改善和易性的粉煤灰不受此限制。

Ⅰ级粉煤灰的品位最高，一般为静电收尘灰，其火山灰效应及减水作用均较突出。粉煤灰混凝土的强度及变形性能较好，可用于普通钢筋混凝土工程、后张法预应力混凝土及小跨度（小于6m）先张法预应力混凝土构件。(www.xing528.com)

Ⅱ级灰主要用于普通钢筋混凝土及无筋混凝土。我国多数电厂的机械收尘灰属Ⅱ级灰的标准。

Ⅲ级灰主要用于中低强度等级的无筋混凝土或以代砂方式掺用的混凝土工程。大多数机械收尘的原状灰、含碳量较高或粗颗粒含量较多者属Ⅲ级灰。

3.5.1.2　粉煤灰的掺用

粉煤灰在混凝土中具有火山灰活性作用，它吸收氢氧化钙后生成硅酸钙凝胶，成为胶凝材料的一部分。微珠球状颗粒具有增大砂浆及混凝土流动性、减少泌水、改善混凝土和易性的作用，若保持混凝土流动性不变，则可减少混凝土用水量。粉煤灰的水化反应很慢，它在混凝土中相当长时间内以固体微粒形态存在，具有填充骨料空隙的作用，可提高混凝土密实性。

混凝土中掺入粉煤灰的效果与粉煤灰的掺入方式有关，常用的方式有等量取代水泥法、粉煤灰代砂（外加法）及超量取代水泥法。

1）当掺入粉煤灰等量取代水泥时，称为等量取代法。此时，由于粉煤灰活性较低，掺量超过一定数量时，混凝土早期及28d龄期强度降低，但随着龄期的延长，掺粉煤灰混凝土强度可逐步赶上基准混凝土（不掺粉煤灰的混凝土）。由于混凝土内水泥用量的减少，可节约水泥并减少混凝土发热量，还可以改善混凝土和易性，提高混凝土抗渗性，故常用于大体积混凝土。

2）当掺入粉煤灰时仍保持混凝土水泥用量不变，则混凝土黏聚性及保水性将显著优于基准混凝土，此时可减少混凝土中砂的用量，称为粉煤灰代砂。由于粉煤灰具有火山灰活性，混凝土强度将高于基准混凝土，混凝土和易性及抗渗性等将有显著改善。

3）为了保持混凝土28d强度及和易性不变，常采用超量取代法。即粉煤灰的掺入量大于所取代的水泥量，多出的粉煤灰取代同体积的砂，混凝土内石子用量及用水量基本不变。

混凝土中掺入粉煤灰时，常与减水剂或引气剂等外加剂同时掺用，称为双掺技术。减水剂的掺入可以克服某些粉煤灰增大混凝土需水量的缺点；引气剂的掺用，可以解决粉煤灰混凝土抗冻性较低的问题；在低温条件下施工时，宜掺入早强剂或防冻剂。

混凝土中掺入粉煤灰后，将使其抗碳化性能降低，不利于防止钢筋锈蚀。为改善混凝土的抗碳化性能，也应采取双掺措施，或在混凝土中掺入阻锈剂。