粉煤灰和外加劑在混凝土中的應(yīng)用研究

陳宏煒

成都市鑫沙商品混凝土有限公司（610300）

1 粉煤灰的應(yīng)用及影響

自1980年開始，粉煤灰成為了一種基本的混凝土原材料。粉煤灰的主要活性成分是可溶性二氧化硅，當(dāng)其與水泥水化后形成的氫氧化鈣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，會(huì)形成水化硅酸鈣膠凝物質(zhì)。隨著粉煤灰的摻入，混凝土的黏性和塑性會(huì)變得更好。同時(shí)，粉煤灰顆粒能夠提高混凝土的流動(dòng)性，進(jìn)而提高混凝土的和易性。由于粉煤灰具有火山灰的相應(yīng)特點(diǎn)，使得混凝土的凝固時(shí)間相應(yīng)變長(zhǎng)，同時(shí)，由于加入的水較多，粉煤灰顆粒及變緩的水化反應(yīng)使混凝土的可泵性得到了提升[1]。摻加粉煤灰的混凝土，其凝結(jié)時(shí)間變得更長(zhǎng)，需要注意延后時(shí)間抹面，并且需要防止其發(fā)生裂縫和塑性收縮。對(duì)比于其他性質(zhì)的混凝土，粉煤灰性質(zhì)的混凝土需要添加一定量的引氣劑來(lái)滿足含氣量要求。

在強(qiáng)度方面，摻入粉煤灰的混凝土，其3 d和7 d強(qiáng)度明顯低于未摻入粉煤灰的混凝土；當(dāng)達(dá)到90 d時(shí)，摻入粉煤灰的混凝土和沒摻入粉煤灰的混凝土的強(qiáng)度基本一致。由于摻入粉煤灰的混凝土的強(qiáng)度在后期有相對(duì)較好的發(fā)展空間，所以其后期的強(qiáng)度會(huì)大于未加入粉煤灰的混凝土；然而由于其早期強(qiáng)度偏低的因素，導(dǎo)致其對(duì)混凝土施工有不小的影響。相關(guān)的試驗(yàn)表明[2-3]，使用超量取代法同時(shí)摻入粉煤灰和減水劑的混凝土，其強(qiáng)度在28 d時(shí)已超過(guò)普通混凝土。在抗拉強(qiáng)度方面，粉煤灰混凝土和普通混凝土基本上是一致的。對(duì)于粉煤灰混凝土而言，其抹面和養(yǎng)護(hù)方面需要加強(qiáng)關(guān)注。相較于普通混凝土，雖然粉煤灰混凝土的表面耐磨性相對(duì)較低，但二者側(cè)面的抗沖耐磨性是一致的。在干縮性和溫度變化方面，按照常規(guī)量度來(lái)?yè)饺敕勖夯遥瑢?duì)混凝土沒有太大的影響。

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析[4-5]，相較于普通混凝土，粉煤灰混凝土在28 d齡期前的透水性更高、28～90 d齡期內(nèi)透水性會(huì)相對(duì)降低；當(dāng)其經(jīng)過(guò)了90 d齡期之后，相應(yīng)的透水性就會(huì)比普通混凝土還要低。因此，在應(yīng)用粉煤灰混凝土作業(yè)時(shí)，需要做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)、防護(hù)工作。在其他方面，如防損害方面，需要注意是否有相對(duì)合適的空氣環(huán)境、濕度范圍等條件；還需要對(duì)粉煤灰質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，如細(xì)度和燒失量等，做到精益求精。

同時(shí)在應(yīng)用粉煤灰的過(guò)程中，還可以抑制新拌的混凝土所產(chǎn)生泌水，當(dāng)不斷的摻入粉煤灰，可以彌補(bǔ)細(xì)小骨料中的一些不足之處，從而達(dá)到使砂漿基體中泌水渠道的連續(xù)性能夠被中斷的目的，使其能更好的發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造更高的價(jià)值。粉煤灰的應(yīng)用可以改善混凝土的和易性，通過(guò)改善混凝土的拌合料的流動(dòng)性和其保水的性質(zhì)，使混凝土拌合料易于泵送和易于澆筑成型，減少不必要的成本損失；混凝土的耐久性有了粉煤灰的加入使其得到了相應(yīng)的提高；同時(shí)耐磨性也得到了提升；降低了成本。

2 外加劑的應(yīng)用及影響

外加劑在混凝土中的使用起源于20世紀(jì)50年代，我國(guó)相對(duì)于全球而言起步較晚。如今，我國(guó)在外加劑的科研、生產(chǎn)能力等方面得到了快速的提高，外加劑的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。作為一種新型材料，外加劑在混凝土中的重要作用也被人們逐漸地發(fā)現(xiàn)[6]。不斷擴(kuò)大的應(yīng)用領(lǐng)域也使其技術(shù)含量和產(chǎn)品本身的質(zhì)量得到了更加飛快的發(fā)展，

1）根據(jù)外加劑在混凝土中的不同作用，可將其分為以下幾種類型:①改善凝結(jié)硬化性。該種類型通過(guò)對(duì)凝結(jié)時(shí)間的調(diào)整或者是改變其硬化的性能來(lái)適應(yīng)其特殊的要求，如建設(shè)中對(duì)混凝土性能的要求。通常情況下，常用的有速凝劑、緩凝劑和早強(qiáng)劑等。這些都是常規(guī)的外加劑；②調(diào)節(jié)含氣量。該類型主要包括消泡劑、引氣劑等；③改善流動(dòng)性。該種類型主要是通過(guò)改善流動(dòng)性來(lái)改善混凝土性能，主要有引氣劑、抗凍劑等。

2）通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析[7]，外加劑的主要作用有以下幾種:①延緩凝結(jié)的時(shí)間。在混凝土中摻入緩凝型的堿水劑，可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)其凝結(jié)的時(shí)間，同時(shí)改善其可泵性，可滿足不同工程，特別是相對(duì)較大體量的混凝土工程的施工要求；②節(jié)省材料。在混凝土中加入相應(yīng)的外加劑，使其強(qiáng)度增強(qiáng)的同時(shí)，還可以改善其和易性，調(diào)節(jié)其含氣量，從而相應(yīng)地提高其耐腐蝕能力、減弱其堿-集料反應(yīng)、提高其鋼筋抗銹蝕能力，使其黏結(jié)力能夠相應(yīng)地提高，這不僅能夠使其使用面積被擴(kuò)大，還可以節(jié)省建筑材料。

3）在外加劑的應(yīng)用過(guò)程中，需要特別注意以下幾點(diǎn):①雖然不同的混凝土都可以摻入外加劑，但是為防止意外的發(fā)生，還是需要根據(jù)工程要求、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工條件選擇適合的外加劑；②要高度重視外加劑的質(zhì)量，詳細(xì)了解其真實(shí)的性能和價(jià)位，多關(guān)注其技術(shù)資料和相關(guān)的指標(biāo)，做到“次中尋好，好中更好”；③混凝土的主要原材料是水泥，水泥品種不同，對(duì)減水劑應(yīng)用效果的影響也有很大的不同。水泥中的很多組分都對(duì)外加劑具有重要影響，包括礦物組成、細(xì)度、摻合料等。

3 需注意事項(xiàng)及處理方法

1）摻入粉煤灰的品質(zhì)必須符合《用于水泥和商品混凝土中的粉煤灰》（GB 1596—2005）的要求。

2）粉煤灰的相應(yīng)摻量:在通常情況下，Ⅰ級(jí)粉煤灰可達(dá)水泥用量的20%，Ⅱ級(jí)粉煤灰可達(dá)水泥用量的15%，在此限量?jī)?nèi)能發(fā)揮粉煤灰的有效作用；超過(guò)此限量時(shí),隨著摻量的增加，脆性系數(shù)減少，強(qiáng)度逐漸降低，易出現(xiàn)早期裂縫等負(fù)面影響，因可能出現(xiàn)的特別情況不一致，具體摻量必須經(jīng)過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)確定。

3）采用內(nèi)摻法摻加粉煤灰時(shí)，配制出的商品混凝土的強(qiáng)度7 d和28 d的強(qiáng)度均低于純水泥商品混凝土，在減少水用量的同時(shí)，為使粉煤灰商品混凝土與純水泥商品混凝土具有相同的和易性和強(qiáng)度指標(biāo)，粉煤灰置換商品混凝土中的水泥時(shí)，常采用超量置換。

4）粉煤灰用于下列商品混凝土?xí)r，應(yīng)采取相應(yīng)措施:①粉煤灰用于高抗凍性商品混凝土?xí)r，必須摻人引氣劑改善孔的結(jié)構(gòu)，形成大量封閉細(xì)小的孔，提高抗凍性；②在水工構(gòu)筑物商品混凝土中摻用粉煤灰時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)振動(dòng)，選用分散性好的減水劑，以消除吸附效應(yīng)所形成的大氣泡（孔徑r>3 mm），減少氣蝕、溶蝕、酸堿鹽侵蝕。③在低溫條件下施工時(shí)，宜摻入對(duì)粉煤灰商品混凝土無(wú)害的早強(qiáng)劑或防凍劑，綜合消除摻入粉煤灰對(duì)早期強(qiáng)度的影響，并采取適當(dāng)?shù)谋卮胧虎茉谘a(bǔ)償收縮商品混凝土中使用粉煤灰必須注意粉煤灰對(duì)補(bǔ)償收縮性能的抑制作用，要通過(guò)試驗(yàn)確定膨脹劑及粉煤灰的摻量，方能達(dá)到所需膨脹量。

4 結(jié)語(yǔ)

混凝土是使用最廣、用量最大的建筑材料。粉煤灰和外加劑是混凝土不可或缺的重要組成成分。外加劑的主要特點(diǎn)是摻量小、品種多。粉煤灰混凝土的特點(diǎn)主要是能夠帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在混凝土工程中有著很大的應(yīng)用價(jià)值。不論是外加劑還是粉煤灰，其自身的價(jià)值都值得人們不斷研究和探索。

粉煤灰是一種有效的再生資源，粉煤灰的成分和表面特性賦予了其一定的活性。粉煤灰用于商品混凝土，可以改善商品混凝土的性能，提高商品混凝土的耐久性。而且其價(jià)格低廉，用優(yōu)質(zhì)的粉煤灰作為商品混凝土的摻合料既可降低工程造價(jià)獲得經(jīng)濟(jì)效益，又有很大的社會(huì)效益。所以其在商品混凝土中的應(yīng)用對(duì)改善人類居住環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量有十分重要的作用，對(duì)我國(guó)提出的可持續(xù)發(fā)展的要求也有極其重要的意義。