粉煤灰掺量对混凝土性能的影响 粉煤灰对混凝土性能的影响

粉煤灰的主要成分

掺加粉煤灰的水泥具有减小收缩和蠕变以及水化热的作用。后者是一个优势，混凝土的自热对凝结28天后的强度有负面影响。它是由于混凝土中空气和水的热膨胀导致水泥基与骨料的粘结强度减弱，并产生微裂缝。当混凝土温升达到60℃时，其强度下降32%。掺加粉煤灰可以消除这些不利现象。掺加粉煤灰的水泥制成的砂浆在60℃的条件下，具有较高的强度。在粉煤灰掺量为30%的情况下，在60℃和80℃的温度下固化，28天后砂浆的强度均比未掺的20℃的水泥砂浆的强度更高。

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然而，粉煤灰水泥产生的砂浆在早期强度发展较低。同时考虑到混凝土温度不可避免的升高，有利于火山灰反应，提高混凝土强度。在20℃时，火山灰反应在10-14天之前开始。

有一种观点认为玻璃组分与氢氧化钙的反应开始较晚，电子显微镜下直到28天后才能看到C-S-H产物。但是，有一种观点认为火山灰反应立即开始，但经过较长时间后才会影响浆体的性能。另一方面，在掺有石灰的粉煤灰混合物中或在褐煤灰浆中已经观察到钙矾石的形成。砂浆在40℃的温度下养护，28天后会得到相当高的强度。在20℃的温度下经过180天的硬化。但在8℃固化时，火山灰反应的进展明显减慢;90天后砂浆强度达到不超过不掺粉煤灰基准砂浆的50%(图21)。因此，粉煤灰水泥的另一个缺点变得显而易见——在低温下，其强度增长非常低。超细粉煤灰的研磨可以达到强度发展的改善。考虑到粉煤灰水泥的性能，以及在较高温度下火山灰反应的加速，很多人推荐在生产热处理预制构件中使用该水泥。研究发现，在温度为65℃和85℃时，使用20%的粉煤灰的水泥进行热处理，三天后砂浆的强度已经提高，并且在所有研究期间都延续了这一趋势。抗折强度的增加尤为明显(图7.22)。这种行为被其他研究者证明。掺有粉煤灰的水泥混凝土在早期对水分缺乏表现出较高的敏感性。它们需要小心养护，防止水分流失，因为有收缩裂缝的危险。

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增强对环境侵蚀的抵抗力是这个材料的一个优点。它与Ca(OH)2在浆体中的含量降低有关，但主要是由于较大孔隙的减少，即渗透率降低。离子交换能力下降，这抵消了腐蚀反应的进展。显然，这些性能随着粉煤灰掺量的增加而发展，当硫酸盐加入时，相对来说，水泥熟料C3A含量降低。Na 和Cl-的表观扩散系数随硅质粉煤灰掺量的增加而减小，如图7.23所示[1391]。

粉煤灰的加入也减少了水泥中的碱与骨料发生反应的风险。粉煤灰的加入可以将浆体中的OH-离子浓度降低到0.3 mol/l，从而保护混凝土不受破坏[140]。这相当于在碱含量平均(Na,0.=0.92%)的水泥中添加约40%的粉煤灰，在碱含量较低(Na,0.= 0.68%)的水泥中添加约30%的粉煤灰。掺加粉煤灰对混凝土混合料性能的影响也很重要，主要是粉煤灰的和易性。可工作性的提高归因于粉煤灰颗粒的球形形状和光滑的表面[113]。随着粉煤灰细度的增加，工作性也随之增强，从而使水/胶比降低(图7.24)。然而，在某些情况下，粉煤灰的存在会使工作性变差[141]。

掺粉煤灰的三组分水泥除颗粒状炉渣{CEM I/B-(S-V)外，具有良好的性能;首先是强度发展比较好。

混凝土生产中可以用硅质粉煤灰代替一部分水泥，然后根据PN-EN 206-1标准确定粉煤灰的添加量，即引入k系数，最大粉煤灰/水泥比不能大于0.33。水/胶凝比可用此计算

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同时，可以最大限度地降低特定等级所要求的混凝土的最低水泥含量。粉煤灰掺量可以提高，但水泥掺量不能进一步降低;因此，粉煤灰将起到一种惰性填料的作用，即微骨料。显然，粉煤灰掺量可以更低，而且随着水泥质量提而的降低。同时，该标准排除了在硅酸盐粉煤灰水泥生产的混凝土中加入粉煤灰作为粘合剂的一部分，从而替代水泥的可能性。表7.7给出了可用于生产高粉煤灰掺量混凝土的粉煤灰的物理化学性质。

研究表明，在混凝土生产中使用掺加粉煤灰的水泥也可以取得同样的优势，同时保证其质量和最佳性能，这是在持续控制下的。

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混凝土中最后一项含量一般不超过200公斤/立方米。这些混凝土的含水量较低(一般低于130升/m3)，因此水胶比不高于0.4，甚至更低。因此，采用高效减水剂保持混凝土的和易性。当不需要高早期强度时(水胶比较高时)，不需要使用高效减水剂[142]。这种混凝土表现出优良的和易性，低干缩，非常好的耐久性，高强度。因此将其归类为高性能混凝土。表7.8给出了混凝土混合料的典型组成，因为低的w/c比，建议尽早开始对混凝土进行适当养护，以避免塑性收缩导致裂缝的形成。大体积粉煤灰混凝土由于固化热度低，不存在引起的温度梯度，也不存在干燥收缩微裂纹[142]。它们能抵抗各种形式的腐蚀，主要是硫酸盐和氯离子的侵蚀，以及碱性二氧化硅反应，甚至可以保证对钢筋的良好保护[142]。

许多研究的研究的重点是相对高浓度氢氧化钠溶液活化的粉煤灰粘结剂，类似于矿渣碱活化水泥。研究表明，从硅质粉煤灰和浓度为2.8 mol/l的NaOH或KOH水溶液中，在80℃至200℃的高温条件下，可以得到沸石系列。还加入了Al(OH)3和胶体二氧化硅[145]。发现了两个沸石的形成:Na6Al6Si10O32。沸石具有较高的离子交换能力，主要用于水的重金属净化。然而，它们也可以作为具有特殊性能的混凝土的粘结剂，例如用于重金属的固定[150]。主要是含有无定形钠铝硅酸盐凝胶的粘合剂，可用于生产高强度和高抗混凝土，在不同的腐蚀环境中[151,152]。使用更高的NaOH浓度和更长的热处理(温度40-90℃C)可以得到更好的结晶[153]沸石,硅质粉煤灰符合这一要求。NaOH或Na2SiO3多用作活化剂[154]，偶尔也使用氢氧化钾[155]。硅酸钠和硅酸钾是最佳的活化剂。假设粘结剂矩阵有如下公式[157]

其中M是钠离子或钾离子，z= 1,2或3,n是聚合度在这种凝胶中，铝具有四面体配位，类似于硅[158]。只有非常低的一部分硅和铝溶解并参与聚合。NaOH活化粉煤灰制成的混凝土，在24小时或更长时间内经过60℃或75℃的热处理，使用9.5毫米以下的粗骨料和砂。保证其优势强度的膏体最佳掺量为体积比18%，即粉煤灰掺量约为445 kg/m3[159]。8摩尔/iter的NaOH溶液与粉煤灰的比例为0.4，固化温度为75℃，保证了最高强度。微观结构基体观察表明，粉煤灰反应程度较低，凝胶反应产物在粉煤灰颗粒周围形成壳状[159]。 羟基方钠石是唯一的结晶产物。目前，主要在西班牙和中国开展了深入的研究以寻找这些混凝土应用的最合理的方法[156,160]。

161]。我们可以推测，在环境中，将会有非常高的耐腐蚀能力和额外的高温要求的应用。

• 消泡引气系列、粘度与流变系列、凝时控制系列、集料粘土稳定系列等30余款产品

品名：MensaAir AE806Plus 高性能引气剂

固含量：>35%

掺量：0.03%~0.08%

类型：微沫超长稳泡型

成分：进口高碳链聚醚类及多种进口稳泡物质复合型引气剂

PH值：6~8

特征

• 修改混凝土粘度
• 修改混凝土级配问题

优势

• 提供优异的分散性及流动性保持能力
• 提高泵送性能
• 优越的和可预见的现浇混凝土性能
• 在运输和安置期间提供具体的稳定性
• 提供优异的分散性及流动性保持能力
• 增强的表面外观
• 灵活性在混合料配合比

特征

• 降低混凝土粘度，增强混凝土流变性
• 优化混凝土悬浮性能
• 降低聚羧基醚(PCE)的敏感度，抗泥、石粉等

优势

• 提供优异的悬浮性及流动性保持能力
• 提高泵送性能，降低泵压损失
• 提供高性能混凝土增强流变性能的能力
• 增强的表面外观