高鈣粉煤灰作為混凝土摻合料的應(yīng)用研究

摘要: 本文系統(tǒng)地分析了高鈣粉煤灰在混凝土中的效應(yīng)和摻加高鈣粉煤灰的混凝土性能特點。研究了在相同條件下?lián)饺脒m量高鈣粉煤灰的混凝土與普通混凝土的性能比較, 并介紹了高鈣粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用試驗實例及有待解決的問題。

關(guān)鍵詞: 粉煤灰; 混凝土; 摻合料

中圖分類號: TQ172.44;TU528.52 文獻標(biāo)識碼: B 文章編號: 1003- 8965( 2006) 02- 0008- 05

1 概述

用于混凝土的高鈣粉煤灰是指氧化鈣含量在8%以上, 細度等指標(biāo)符合國家等級灰要求的干排灰。它與普通粉煤灰(低鈣灰)相比, 一般具有需水量低、活性高、可自硬等特征。目前, 我國高鈣脫硫灰產(chǎn)量不斷增加, 提高高鈣灰的利用率, 已成為混凝土行業(yè)發(fā)展的迫切要求。

粉煤灰作為商品混凝土的一個組分, 它所起到的形態(tài)效應(yīng)、火山灰效應(yīng)及微集料的填充效應(yīng)已為大家所共知。普通粉煤灰的早期強度不足, 限制了它在混凝土中的摻量。我們通過磨細、增鈣、摻活性激發(fā)劑等方法來激發(fā)其早期強度, 雖然也有一定的效果, 但卻增加了成本。高鈣灰的合理應(yīng)用, 不需增加成本, 就能發(fā)揮出高的火山灰活性。但高鈣灰的弊病在于其游離氧化鈣所引起的安定性不良, 這是其最大的不利因素。我們在應(yīng)用過程中注意加強檢測, 使其與水泥合理搭配, 防止出現(xiàn)安定性不良的問題[1]。

2 粉煤灰效應(yīng)

高鈣粉煤灰能賦予混凝土新的技術(shù)性能, 按材料學(xué)的觀點, 宏觀性能取決于微觀結(jié)構(gòu), 而粉煤灰混凝土的微觀結(jié)構(gòu)取決于粉煤灰效應(yīng)。高鈣粉煤灰作為混凝土的礦物摻合料, 在水泥基混凝土中效應(yīng)主要表現(xiàn)為以下幾個方面:

2.1 活性效應(yīng)

由于高鈣粉煤灰具有玻璃體形態(tài)的活性成分,較大的比表面積, 這些成分能與水泥水化過程中析出的氫氧化鈣緩慢進行“二次反應(yīng)”, 在表面生成具有膠凝性能的水化鋁酸鈣、水化硅酸鈣等, 同時使水泥石的堿度降低, 在此環(huán)境中更有利于水化鋁硅酸鹽的形成, 均與水泥漿硬化體晶格堅固地結(jié)合起來, 填充在骨料之間形成緊密的混凝土結(jié)構(gòu)。從而使后期強度增長較快甚至超過同級別的混凝土的強度值。

2.2 微集料效應(yīng)

作為水泥基復(fù)合材料的混凝土, 是一種多孔的、各尺度上多相的非勻質(zhì)復(fù)雜體系, 混凝土微觀結(jié)構(gòu)具有毛細管—孔隙結(jié)構(gòu)的特點, 由水泥水化生成的C- S- H 凝膠、晶體、未水化的粒子、集料、孔隙組成, 其孔隙率占凝膠體的25%～30% , 而高鈣粉煤灰具有極小的粒徑(一般為1～50μm), 具有超出火山灰活性的物理功能, 在水泥水化過程中, 高鈣粉煤灰能填充到混凝土結(jié)構(gòu)中的毛細管及孔隙裂縫之中, 改善了孔結(jié)構(gòu), 提高了水泥石的密實度,調(diào)節(jié)了凝膠量和凝膠過程的功能, 使水泥水化晶體與骨料的協(xié)和功能改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu), 起到改善混凝土宏觀性能, 提高抗?jié)B性的作用[2]。

2.3 形態(tài)效應(yīng)

高鈣粉煤灰的需水量比小于100% , 又由于粉煤灰呈極小的球狀玻璃珠, 填充在水泥顆粒之間起到一定的潤滑作用, 小于45μm 的粉煤灰, 不僅可以降低需水量, 同時高鈣粉煤灰等量置換混凝土中的水泥, 可以降低砂率, 增加粗骨料的含量, 實際降低了膠凝材料所包裹的骨料比表面積, 在相同的用水量下, 能提高混凝土拌合物的流動性;在相同工作度條件下, 實現(xiàn)減水效能。這有利于降低泌水與分層離析, 改善混凝土的可泵性。