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摘要：本文通过分析粉煤灰的化学成分及其在建设工程中作为掺和料的应用，阐述了粉煤灰的应用前景。
关键词：混凝土 合理利用 提高质量 增加效益
粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火上灰质的混合材料，是从烧煤粉的锅炉烟道气体中收集的粉末，也叫做“飞会”。它是燃煤发电厂将煤磨制成为100m以下的煤粉，用预热的空气喷入炉膛呈悬浮状态燃烧，高温烟气中的灰分，经集尘装置捕集得到一种微粉状固体废物。其化学组成与黏土质相似，主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、三氧化硫、氧化钙和末燃炭，其余为少量K、P、S、Mg等的化合物和As、Cu、Zn等微量元素。
表1－1 我国一般低钙粉煤灰的化学成分
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粉煤灰作为混凝土和砂浆的掺合料意义尤为重大这不仅因为该两项用途能大量利用粉煤灰、减少环境污染，而且掺有粉煤灰的混凝土和砂浆具有一系列的优点。如：可使混凝土和砂浆后期强度高、干缩性小、和易性好、水化热低、抑制碱骨料膨胀、抗硫酸盐腐蚀性能好等优点。为加强建筑工程质量、我们对粉煤灰混凝土、粉煤灰砂浆进行了研究。现将研究结果简单介绍如下：
一、粉煤灰对混凝土的作用
掺加适量的优质粉煤灰后，混凝土的许多重要性能都得到明显的改善，当然也有个别性能降低，引起些许的负面作用，但总的来说运用还是正面作用大些。即粉煤灰对混凝土的正面作用较多，但也有不利的作用或负面作用，特别是粉煤灰掺量过大或粉煤灰质量较差时，关键在于控制粉煤灰的量和质的度上。
1、粉煤灰对混凝土的正面作用
①混凝土拌合料和易性得到改善
掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土拌合料的流动性、粘聚性和保水性，使混凝土拌合料易于泵送、浇筑成型，并可减少坍落度的经时损失，因为在工程中，评价混凝土拌合物的稠度方面，即和易性，坍落度是重要指标之一，随着近几年来流态混凝土的推广，混凝土拌合料的和易性也越来越得到重视了。
②混凝土的温升降低
掺加粉煤灰后可减少水泥用量，且粉煤灰水化放热量很少，从而减少了水化放热量，因此施工时混凝土的温升降低，可明显减少温度裂缝，这有利于大体积混凝土工程施工，减少因混凝土的温升变化引起的工程裂缝。
③混凝土的耐久性提高
由于二次水化作用，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性等，同时由于粉煤灰表面积较大，吸附能力强，因而粉煤灰颗粒可以吸附水泥中的碱，并与碱发生反应而消耗其数量，从而降低混凝土的碱集料反应。通常Ⅲ级的粉煤灰掺量可避免碱集料反应，从而提高了混凝土的耐久性能。
④变形减小
粉煤灰混凝土的徐变低于普通混凝土。粉煤灰的减水效应使得粉煤灰混凝土的干缩及早期塑性干裂与普通混凝土基本一致或略低，但劣质粉煤灰会增加混凝土的干缩。
⑤耐磨性提高
粉煤灰混凝土的耐磨性优于普通混凝土。若混凝土养护不良会导致耐磨性降低。
⑥成本降低
掺加粉煤灰在等强度等级的条件下，可以减少水泥用量约10%~15%，粉煤灰的成本仅为水泥成本的三分之一，因而可大大降低混凝土的成本。
2、粉煤灰对混凝土的负面作用
①强度发展较慢、早期强度较低
由于粉煤灰的水化速度小于水泥熟料，故掺加粉煤灰后混凝土的早期强度低于普通混凝土，且粉煤灰掺量越高早期强度约低。粉煤灰混凝土的强度发展相对较慢，故为保证强度的正常发展，宜将养护时间延长至14d以上。
②抗碳化性、抗冻性有所降低
粉煤灰的二次水化使得混凝土中氢氧化钙的数量降低，因而不利于混凝土的抗碳化性和钢筋的防锈。若掺加粉煤灰时，使用减水剂则可有效地减缓掺加粉煤灰所带来的抗碳化性减弱，从而提高对钢筋的保护能力。
粉煤灰混凝土的抗冻性较普通混凝土有所降低，特别是采用劣质粉煤灰时，对有抗冻性要求的混凝土应采用优质粉煤灰，当抗冻性要求较高时应掺加引气剂使含量达到要求的数值，即可保证混凝土达到优良的抗冻性。
二、粉煤灰在普通混凝土中的应用及效果
在普通混凝土中掺加粉煤灰，采用对水泥超量取代的方法，其取代水泥量按强度等级的不同而异，即强度等级较低的取代量大，强度等级较高的取代量小，其超量系数则也相应由大到小。表1、表2、是对两种强度等级的基准混凝土和粉煤灰混凝土的抗压强度对比试验数据。
C25基准砼、粉煤灰砼抗压强度表 表1
从以上试验结果可以看出，对C25、C35的砼，粉煤灰取代水泥量分别是11.2％、8％，而水灰比普遍较基准砼减小，这无论对提高混凝土的强度、密实度及减水收缩都是有利的；其早期的强度比基准砼略低；后期强度则有一些明显的优势。这在常规施工中，尤其是大体积砼工程中应用，其效果是比较好的。
三、粉煤灰在早强混凝土中的应用及效果
为适应当前工程工期较紧的需要，尤其是对一些重要的结构构件及制约工期的关健部位，实现砼早强是很有必要的。经过一系列的试配及工程试点，我们发现在粉煤灰砼中加入一定量的早强剂，不仅能增加其早期强度，还可再节省一定量的水泥，且其强度及和易性等主要指标都有不同程度的提高，效果是好的。表3、表4是两种配比的砼掺加CA-A早强减水剂的试验结果。
从表3、表4中的试验结果与表1、表2的结果比较可以看出，掺加CA-A早强减水剂后，其早期强度在继续减少水泥用量的情况下均有不同程度的提高，与不掺入CA-A早强减水剂的粉煤灰砼相比，C25强度等级的砼减少水泥用量24kg/m3，七天的抗压强度为106.1％。
C25基准砼、粉煤灰砼抗压强度表（掺外加剂） 表3
C35强度等级的混凝土减少水泥用量33Kg/m3，七天抗压强度为100.6％。
综上所述，掺入粉煤灰及CA—A早强减水剂后，每立方米砼可节约水泥20～40Kg，具有较高的经济效益，并可保证砼的早期强度，满足结构工程施工连续性要求。
四、粉煤灰在抗渗混凝土中的应用及效果
随着地下防水工程的发展，抗渗砼应用越来越多，为适应这种需要，我们试配了掺加粉煤灰的抗渗砼，其试验结果见表5。
C25粉煤灰抗渗砼试验结果（掺外加剂） 表5
从表5可以看出，在C25砼中，用超量粉煤灰取代12.5％的水泥，其超量系数为1.4，除其早期强度较低外，抗渗标号远远超过了普通砼，在大体积的地下砼工程施工中掺加一定量的粉煤灰，可明显的改善砼的质量，尤其是抗渗防水性能可大大增强，这既方便了施工，降低了造价，又可提高工程质量。
五、结束语
粉煤灰的应用已经很广泛，在水泥砼和砂浆中作为掺合料：在水泥生产中作为活性混合材料；在道路路面基层中作石灰工业废渣稳定土用；用于制作粉煤灰小型空心砌块和粉煤灰砌块等硅酸盐建筑制品。在砌块砂浆中应用粉煤灰也是粉煤灰利用的一个主要方面，但由于在操作中配合比的控制容易出现问题，故尚未大面积推广。从我们试验的情况看，粉煤灰的利用对节约水泥、废物利用、改善砼和砂浆的质量以及提高工程质量都有着重大的意义。由于粉煤灰的价格仅是水泥的三分之一，故虽在砼中超量取代水泥，但其直接经济效益也是明显。随着电力事业的不断发展，粉煤灰的排放量也在逐年增加，在今后一个相当长的时期内，搞好粉煤灰的综合利用，减少其对环境的污染，化害为利、变废为宝及节约能源和自然资源等，都具有深远的意义。