粉煤灰對混凝土的作用

粉煤灰是燃燒煤粉後收集到的灰粒，亦稱飛灰，其化學成分主要是SiO2（45～65%）、Al2O3（20～35%）及Fe2O3（5～10%）和CaO（5％）等，粉煤灰摻入混凝土後，不僅可以取代部分水泥，降低混凝土的成本，保護環境，而且能與水泥互補短長，均衡協合，改善混凝土的一系列效能，粉煤灰混凝土具有明顯的技術經濟效益。

1、摻入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性

新拌混凝土的和易性受漿體的體積、水灰比、骨料的級配、形狀、孔隙率等的影響。摻用粉煤灰對新拌混凝土的明顯好處是增大漿體的體積，大量的漿體填充了骨料間的孔隙，包裹並潤滑了骨料顆粒，從而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。

2、粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水

粉煤灰的摻入可以補償細骨料中的細屑不足，中斷砂漿基體中泌水渠道的連續性，同時粉煤灰作為水泥的取代材料在同樣的稠度下會使混凝土的用水量有不同程度的降低，因而摻用粉煤灰對防止新拌混凝土的泌水是有利的。

3、摻用粉煤灰，可以提高混凝土的後期強度

有試驗資料表明，在混凝土中摻入粉煤灰後，隨著粉煤灰摻量的增加，早期強度（28天以前）逐減，而後期強度逐漸增加。粉煤灰對混凝土的強度有三重影響：減少用水量，增大膠結料含量和透過長期火山灰反應提高強度。

當原材料和環境條件一定時，摻粉煤灰混凝土的強度增長主要取決於粉煤灰的火山灰效應，即粉煤灰中玻璃態的活性氧化矽、氧化鋁與水泥漿體中的Ca（OH）2作用生成鹼度較小的二次水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣的速度和數量。粉煤灰在混凝土中，當Ca（OH）2薄膜覆蓋在粉煤灰顆粒表面上時，就開始發生火山灰效應。但由於在Ca（OH）2薄膜與粉煤灰顆粒表面之間存在著水解層，鈣離子要透過水解層與粉煤灰的活性組分反應，反應產物在層內逐級聚集，水解層未被火山灰反應產物充滿到某種程度時，不會使強度有較大增長。隨著水解層被反應產物充滿，粉煤灰顆粒和水泥水化產物之間逐步形成牢固聯絡，從而導致混凝土強度、不透水性和耐磨性的增長，這就是摻粉煤灰混凝土早期強度較低、後期強度增長較高的主要原因。

4、摻粉煤灰可降低混凝土的水化熱

混凝土中水泥的水化反應是放熱反應，在混凝土中摻入粉煤灰由於減少了水泥的用量可以降低水化熱。水化放熱的多少和速度取決於水泥的物理、化學效能和摻入粉煤灰的量，例如，若按重量計用粉煤灰取代30％的水泥時，可使因水化熱導致的絕熱溫升降低15％左右。眾所周知，溫度升高時水泥水化速率會顯著加快，研究表明：與20℃相比，30℃時矽酸鹽水泥的水化速率要加快1倍。一些大型、超大型混凝土結構，其斷面尺寸增大，混凝土設計強度等級提高，所用水泥強度等級高，單位量增大，施行新標準後水泥的粉磨細度加大，這些因素的疊加，導致混凝土硬化過程溫升明顯加劇，溫峰升高，這是導致許多混凝土結構物在施工期間，模板剛拆除時就發現大量裂縫的原因。粉煤灰混凝土可減少水泥的水化熱，減少結構物由於溫度而造成的裂縫。

5、摻粉煤灰可改善混凝土的耐久性

在混凝土中摻粉煤灰對其凍融耐久性有很大影響。當粉煤灰質量較差，粗顆粒多，含碳量高都對混凝土抗凍融性有不利影響。質量差的粉煤灰隨摻量的增加，其抗凍融耐久性降低。但當摻用質量較好的粉煤灰同時適當降低水灰比，則可以收到改善抗凍性的效果。

水泥混凝土中如果使用了高鹼水泥，會與某些活性集料發生鹼集料反應，會引起混凝土產生膨脹、開裂，導致混凝土結構破壞，而且這種破壞會繼續發展下去，難以補救。近年來，我國水泥含鹼量的增加、混凝土中水泥用量的提高及含鹼外加劑的普遍應用，更增加了鹼集料反應破壞的潛在危險。在混凝土中摻加粉煤灰，可以有效地防止鹼集料反應，提高混凝土的耐久性。