粉煤灰的主要性能及其在高性能混凝土中的应用

粉煤灰的主要性能及其在高性能混凝土中的应用

摘要 粉煤灰是工业废料,量大,价廉,可满足配制高性能混凝土的要求,本文主要介绍了粉煤灰的主要性能和粉煤灰对高强混凝土的改善作用。

关键词 粉煤灰;高性能混凝土;力学性能

0前言

高性能混凝土是近年发展起来的一种新材料,是混凝土技术进入高科技时代的产物。至今已在不少重要工程中被

采用,特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性,在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益,因此被各国学者所接受,被认为是今后混凝土技术的发展方向。高性能混凝土具有高工作性、高强度和高耐久性,通常需要使用矿物掺合料和化学外加剂。粉煤灰就是其中一种,它是工业废料、量大、价廉、不需(或稍进行)加工即可满足配制高性能混凝土的要求。

1粉煤灰的主要性能

1.1 粉煤灰的化学成分

粉煤灰的化学成分基本上与煤的种类及燃烧条件有较大关系,一般燃烧烟煤与无烟煤的锅炉排出的粉煤灰SO2含量45-60%,AL2O3 含量20-35%,Fe2O3含量5-10%。我国粉煤灰的Si,Al, Fe氧化物含量大多在75%左右,性能较好。

1.2 粉煤灰的烧失量

烧失量过大,粉煤灰的有效成分则过少,且烧失量是粉煤灰中未燃尽碳的含量,他的大小将直接影响粉煤灰的需水量,因此,烧失量过大的粉煤灰掺入砼中,会使砼的抗渗,抗冻等耐久性能降低,经检测粉煤灰烧失量不大于8%,其有效成分可完全满足普通钢筋砼的各类成分的需求。烧失量中最主要的部分就是固体碳,所以测定烧失量最简便的办法就是检测碳的含量,由于碳成分存在,火山灰成分相对减少,且会使其需水量增加,所以它的含量可视为有害成分加以控制,同时烧失量过多,将影响砼的空气含量,因此粉煤灰的烧失量必须有一个限值。

1.3 粉煤灰的细度

粉煤灰的细度越大则其活性越强是由粉煤灰的组成成分决定的,在光学显微镜或电子显微镜下我们可以看到,粉煤灰是由结晶体,玻璃体以及少量未燃碳组成的。其颗粒粒径在5-45μm范围内的颗粒多为玻璃体而粒径在80μm以上的颗粒多为结晶体,而粉煤灰的活性主要来自与低铁的玻璃体,其含量高则粉煤灰活性越

高,而结晶体众多为石英,莫来石,赤铁矿,磁铁矿,它们是不具备活性的,这些物质含量较多时,粉煤灰的活性下降所以粉煤灰中5-45μm的颗粒越多,则活性越高,含80μm以上的颗粒越多,则活性越低,我们所需的Ⅱ级粉煤灰的细度应控制在不大于20%。

1.4 粉煤灰的密度

由于粉煤灰品质不同其密度波动在1.8-2.5kg/m3之间。

2 粉煤灰对高强混凝土的改善作用

2.1 有利于强度和耐久性的提高

粉煤灰的掺入可分散水泥颗粒,使水泥水化更充分,提高了水泥浆的密实度,降低混凝土的泌水,有利于混凝土中骨料一水泥浆界面强度的提高;在化学火山灰作用方面,粉煤灰颗粒与Ca(OH)2 反应生成水化硅酸钙胶体,有利于混凝土强度的提高。由于粉煤灰减少了混凝土的孔隙,使混凝土的抗渗性明显提高,改善了混凝土的抗化学腐蚀的能力,还能有效地减小碱—骨料反应引起的混凝土膨胀,极大地提高了混凝土的耐久性。

2.2 有利于提高混凝土的和易性,对混凝土的浇注条件有明显的改善

⑴优质粉煤灰中含有70%以上的球状玻璃体,其表面光滑无棱角,性能稳定,在混凝土泵送、振捣过程中起类似润滑的作用;⑵新拌混凝土中水泥颗粒易聚集成团,粉煤灰的掺入可有效分散水泥颗粒,释放更多的浆体来润滑骨料, 有利于混凝土工作性能的提高;⑶掺入粉煤灰可以补偿细骨料中细屑的不足,中断砂浆基体中泌水渠道的连续性,同时品质良好的粉煤灰在同样稠度下能减少砼的拌和用水量,使混凝土中的水灰比降低到更低水平,减少泌水和离析现象。

2.3 有利于混凝土的抗渗、抗冻性能的提高

粉煤灰混凝土的铝硅酸盐玻璃微珠,可填充水泥浆体,提高混凝土抗渗性;活性效应。粉煤灰中SiO2、Al2O3 与水泥的水化物反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,降低了混凝土的孔隙率,提高了混凝土的抗渗性;微集料反应。粉煤灰中微细颗粒分布于水泥颗粒之间,有利于混和物的水化反应,增加了混凝土的密实性,提高混凝土的抗渗性。

混凝土的引气量和强度是影响混凝土抗冻性的主要因素,满足抗冻性要求的引气量取决于混凝土的强度等级,混凝土强度越高,满足抗冻性所需的引气量越低。对于引气量小于3.5%的粉煤灰混凝土,其水灰比对抗冻性有显著的影响,则其水灰比对混凝土的抗冻性影响不大。

2.4 减小水化热对混凝土的影响,有利于大体积混凝土的施工

用粉煤灰代替部分水泥能减小混凝土因水化热引起的温升,降低混凝土的绝热升温,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。

2.5 降低外界条件对钢筋腐蚀作用

影响粉煤灰混凝土护筋性的主要因素为混凝土的碱度和孔结构。混凝土中的钢筋能够防锈是由于混凝土的碱性在金属表面形成一个细微的氧化膜。最新研究表明,掺入粉煤灰能降低混凝土的孔隙率,并使混凝土孔结构得到细化,加大了Cl-的扩散难度,取得了良好的防腐效果。

3总结

粉煤灰作为燃煤电厂的副产品,量大且来源稳定,如果利用不好,不仅占用了大量的耕地、水域,而且严重污染环境,严重阻碍国民经济健康持续发展。某些粉煤灰稍进行加工即可用于生产高性能混凝土,且能明显改善混凝土的工作性、力学性能和耐久性,具有显著的技术、经济和社会效益,推广粉煤灰高性能混凝土符合可持续发展道路,且适合我国国情,前景广阔。