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混凝土原材料基礎知識系列——粉煤灰、礦粉

更新時間:2022-02-21 15:40:35點擊次數:276次

粉煤灰
粉煤灰主要品質指標有:細度、燒失量、SO3含量、fCaO含量、需水量比、含水量。按上述品質指標將能用于混凝土和砂漿的粉煤灰分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。GB/T1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中對粉煤灰上述品質指標有明確的規定。

粉煤灰在水泥基材料中的作用主要有:形態效應、活性效應、微集料效應。粉煤灰的形態效應主要表現為填充作用和潤滑作用;粉煤灰的活性效應是指混凝土中粉煤灰的活性成分所產生的化學效應。如將粉煤灰用作膠凝組分,則這種效應自然就是最重要的基本效應,活性效應的高低取決于反映的能力、速度及其反應產物的數量、結構和性質等因素。粉煤灰的微集料效應是指粉煤灰微細顆粒均勻分布于水泥漿體的基相之中,就像微細的集料一樣。在水泥漿體中摻加礦物質粉料,可取代部分水泥熟料,混凝土的硬化過程及其結構和性質的形成,不僅取決于水泥,而且還取決于微集料。 
(1)粉煤灰細度
粉煤灰的細度對混凝土的性能有著重要的影響,這種影響主要體現在兩個方面:一是影響粉煤灰的活性,粉煤灰越細,火山灰反應能力越強;二是影響需水性,一般來說原狀粉煤灰越粗,需水性越大。在混凝土中,用水量是影響其結構和性能的最敏感因素,通過機械粉磨,可以提高粉煤灰的細度,但通常不能夠降低粉煤灰的需水量。

(2)粉煤灰燒失量
粉煤灰中未燃盡的碳粉都可以按燒失量來估量。碳粒是對混凝土有害的物質,它能使混凝土的用水量增加,粉煤灰中的含碳量越高,它的需水量也就越多。

隨著含碳量的變化,粉煤灰的顏色可以從乳白色變到黑色,高鈣粉煤灰往往呈淺黃色,含鐵量較高的粉煤灰也有可能呈現出較深的顏色。原狀粉煤灰通常顏色較淺,機械粉磨作用將這些顆粒打破,使得一些未燃燒的炭露出來,因此,磨細粉煤灰常常呈現出較黑的顏色。

(3)粉煤灰fCaO含量
在低鈣粉煤灰中CaO絕大部分結合在玻璃體中,在高鈣粉煤灰中, 除大部分被結合外,還有一部分是游離的?!八罒睜顟B的游離CaO具有利于激發活性和不利于安定性的雙重作用,因此必須重視高鈣粉煤灰的安定性問題。

(4)粉煤灰SO3含量
SO3過高會產生破壞性的鈣礬石,我國規范規定為粉煤灰中SO3含量必須不大于3% 。
粉煤灰的堿含量較高,也會導致硬化水泥石產生較大的干縮變形,這對混凝土的抗裂性能也是不利的。

另外,使用優質粉煤灰,其摻量越大,減水效果越顯著。反之,使用劣質粉煤灰,其摻量越大,混凝土的用水量增加也越多。

粉煤灰與氫氧化鈣結合,會使混凝土堿度有所降低這些都是粉煤灰化學穩定行為帶來的副作用。

磨細礦粉
磨細礦粉主要品質指標:活性指數、細度與比表面積、流動度比。
磨細礦粉的活性:磨細礦粉的活性與化學組成有一定的關系。一般來說,堿性系數越大,活性系數越大,礦粉活性越好。

活性系數是指磨細礦粉中氧化鋁含量(%)與二氧化硅含量(%)之比,即:活性系數=Al2O3/SiO2

堿性系數是指磨細礦粉中堿性氧化物含量(%)與酸性氧化物含量(%)之比,即:堿性系數K=(CaO+MgO)/(SiO2+ Al2O3)

堿性系數和活性系數僅僅是從化學組成上反映了礦粉的活性,但礦粉的活性不僅取決于化學組成,還與冷卻速度、粉磨細度有著密切的關系。 

流動度比反映的是礦粉的需水量問題。磨細礦粉不具有減水的功能,當比表面積較大或顆粒級配不合理時,還有可能使需水量增加。隨著磨細礦粉等級的提高,對活性指數的要求也提高,但對流動度比的要求則是降低的。采用等級較高的磨細礦粉時,混凝土的用水量可能要加大。

磨細礦粉和粉煤灰的比較
磨細礦粉的保水性能遠不及優質的粉煤灰,摻入一些級配不好的磨細礦粉常常出現較嚴重的泌水現象,這是磨細礦粉的負面作用。

磨細礦粉是以非常高的活性行為和膠凝性為特色。磨細礦粉的缺點表現為較差的體積穩定性。優質粉煤灰是以減水作用和較好的體積穩定作用為特色。粉煤灰的缺點表現在較差的活性方面。