浅谈粉煤灰对混凝土耐久性的影响

摘　要： 本文阐述了粉煤灰对混凝土性能的影响, 讨论了粉煤灰在混凝土中的作用.它可以改善混凝土内部结构,提高混凝土的耐久性。

关键词：粉煤灰 混凝土 耐久性 影响
1．抗渗透性
　　向混凝土中掺入粉煤灰能大幅度提高混凝土的抗渗性主要原因有以下两点：
（1）温峰削减和密实效应? ? 粉煤灰能显著的降低水泥水化产生的温升。因为，在保持混凝土的胶结材总量不变的条件下，它的掺入能相应地降低了混凝土中水泥的用量。因而，水泥的水化热量降低，掺量增大时，降低更多。尽管其本身在混凝土中将产生火山灰反应，要放出水化热，但是，这种反应滞后于水泥水化反应，而且时间也拉得很长，其反应热可以忽略。
（2）火山灰活性效应和吸附作用? ? 粉煤灰颗粒含有活性 Si02和 AL2O3 ，它们不断吸收水泥水化生成Ca(OH)2 ，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，填充水泥石毛细孔。水泥粒子之间填充性并不好，通常其平均粒径为 20-30μm ，而粉煤灰 (I ,Ⅱ,Ⅲ 级 ) 的平均粒径比水泥小，超细粉煤灰更小，平均粒径 3-6μm。因此，如果在水泥中掺入粉煤灰，则可大幅度改善胶凝材料颗粒的填充性，提高水泥石的致密度。纯粉煤灰的相对密度比水泥的相对密度要小，在取代重量相当的水泥时，可使细颗粒含量增多，这些颗粒填充在水泥粒子之间和界面的空隙中，使水泥石结构和界面结构更为致密。同时，粉煤灰中活性成分火山灰反应生成的水化硅酸钙 （C-S-H）能填塞水泥石中毛细孔隙，堵塞渗透通道，从而使混凝土的抗渗性大幅提高。
2．抗冻融性
　　掺粉煤灰混凝土具有良好的抗冻融性能。其对混凝土抗冻融性的影响有以下三个方面：
（1）它们活性效应固定了氢氧化钙，使之不致于因浸析而扩大冰冻劣化所产生的孔隙。
（2）形态效应能使混凝土用水量减少，明显有利于减少孔隙和毛细孔。
（3）填充效应可使截留空气量和泌水量减少，并使孔隙细化，有助于使引气剂产生的微细气孔分布均匀，从而大大改善了混凝土的抗冻性能。有试验表明采用 I 级粉煤灰和低引气型高效减水剂双掺技术，所制备的 C50 粉煤灰混凝土具有良好的抗冻性，能经受 300 次 ( 慢冻法 ) 冻融循环。加拿大的 M alh otra V.M. etal 通过试验发现， 50 次冻融循环后，高掺量粉煤灰混凝土有轻微的表面剥落，经 300 次冻融循环后，其出现的膨胀不会对混凝土造成危害，经 1000 次冻融循环后，试件内芯仍处于完好状态。还有研究发现，混凝土的抗冻性随粉煤灰掺量的增加而提高。如果在粉煤灰混凝土中加入引气剂，其抗冻性会大幅提高。
3. 抗碳化性对混凝土的碳化作用有两方面的影响。
（1）如用粉煤灰取代部分水泥，使得混凝土中水泥熟料的含量降低，析出的氢氧化钙数量必然减少，同时粉煤灰二次水化反应 （ 主要吸收 Ca(OH)2 ）生成水化硅酸钙，均导致混凝土碱度降低，亦即混凝土抗碳化性能降低，这是不利的一方面。
（2）粉煤灰的微集料填充效应，能使混凝土孔隙细化，结构致密，在一定程度上能延缓碳化的程度，但是对防碳化扩散来说，是达不到混凝土的要求的。对于粉煤灰的不利影响，现在已有相应的措施加以改善。研究发现，当粉煤灰掺量等于或小于 40 、复掺矿渣粉至总量为 60%,70% 和 80% 时，混凝土碳化深度均比单掺 60% 粉煤灰混凝土的要低 ; 粉煤灰掺量为 50% 、矿渣粉掺量为 10% 时，混凝土的碳化深度也比单掺 60% 粉煤灰的要低得多。即使用粉煤灰与矿渣粉的复掺技术可显著缓和单掺粉煤灰混凝土抗碳化能力的下降，或在保持抗碳化性能不下降的情况下，可提高混凝土中掺合料的总量，降低水泥用量。
4. 抗氯离子渗透能力
　　掺粉煤灰混凝土有较强的抗氯离子渗透能力。混凝土中掺入粉煤灰，能够改善水泥石的界面结构，粉煤灰中活性成分火山灰反应生成的水化硅酸钙（ C-S-H ）填塞了水泥石中毛细孔隙，堵塞渗透通道，增强了混凝土的密实度，且 C-S-H 凝胶会吸附氯化物于其中，因而提高了混凝土的抗氯离子渗透能力。进一步研究发现，同时掺粉煤灰和硅灰的混凝土抗氯离子渗透能力优于单掺粉煤灰混凝土，在硅灰掺量为 3% 的情况下，双掺粉煤灰和硅灰比单掺硅灰时的混凝土抗氯离子渗透能力更强，而硅灰掺量在 4% 和 5% 时，单掺硅灰比双掺时好。
5．抗硫酸盐能力
　　在混凝土中掺入粉煤灰，能减少水泥用量即减少了由水泥带入的 C3A 含量，也减少了水泥水化生成的Ca(OH)2  量，从而减少了与侵蚀溶液中侵蚀介质反应的Ca(OH)2量 ;粉煤灰中活性成分的火山灰反应，减少了混凝土水化物中的游离 Ca(OH): 量，使得形成具有膨胀破坏作用的钙矶石反应也相应减少，同时反应生成的水化硅酸钙填塞了水泥石中毛细孔隙，增强了混凝土的密实度，也降低了硫酸盐侵蚀介质的侵入与腐蚀速度
6．抗碱一集料反应能力
　　掺粉煤灰能降低混凝土的碱性，有效抑制碱一集料反应。有关试验研究表明，高掺量粉煤灰混凝土浸泡在 1 当量浓度的 NaOH 溶液中的膨胀量比相同条件下普通混凝土明显要低。
　　结束语：综上可以看出，掺粉煤灰能大幅提高混凝土的耐久性。但应用中有几点需要认真研究 :
1.掺粉煤灰混凝土的抗碳化性需要改善。措施包括 : 适当增加混凝土保护层厚度。在粉煤灰混凝土中掺入耐久性改善剂。
2.粉煤灰混凝土搅拌时，由于粉煤灰遇水易粘结成团，因此应与水泥同时投料并拌匀，然后再加水搅拌，搅拌时间宜延长，其潮湿养护时间也应适当延长。
3.复掺即粉煤灰、硅粉和矿渣粉等复合使用，能补偿单掺之不足，使单组分充分发挥各自的效应。并由于各组分颗粒形态、细度、化学组成均有不同，有可能相互激发，相互补充，对水泥石的孔结构产生复合效应，这种复合效应有待于作进一步的深入研究。 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jiaoyulunwen/jiaoyulilun/65736.html