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摘要：粉煤灰在混凝土中使用不仅可以节省工程成本，还有助于加强混凝土的某些特性，本文就相关问题进行了探讨，希望对于同行们的工作有所指导意义。
关键词：强度、密实度、措施、分析
中图分类号： TU37文献标识码： A
粉煤灰是一种火山灰质材料，本身并无胶凝性能。在常温下，有水存在时，粉煤灰可以在混凝土中进行二次反应，生成难溶的水化硅酸钙凝胶物质，不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。粉煤灰的这种作用称为火山灰效应。 除了火山灰效应外，粉煤灰对混凝土力学性能及耐久性的改善还有另外两个效应：第一，形貌效应。粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小，降低了混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高；第二，填充效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，不仅能填充水泥颗粒间的空隙，而且能改善胶凝材料的颗粒级配，并增加水泥胶体的密实度。
一、粉煤灰在混凝土中的基本效应分析
在水泥混凝土中添加粉煤灰后，可以使拌合物产生三个基本效应，分别是形态效应、火山灰效应以及微集料效应。粉煤灰混凝土中的这三个效应是积极的，可以变废为宝，改善混凝土的各向性能指标。
1、粉煤灰形态效应
粉煤灰形态效应表现在粉煤灰颗粒外貌、颗粒粗细程度以及表面粗糙程度等等。粉煤灰微珠颗粒可以产生滚珠的效果，在降低混凝土拌合物的内摩擦力的同时，可以使拌合物的和易性提高，还可以提高拌合物的均质性、粘聚性以及保水性能。
2、火山灰效應
粉煤灰内部含有氧化硅以及氧化铝，这都属于活性物质，它们可以与水泥水化反应生成氢氧化钙、水化硅酸钙以及水化氯酸钙，提高混凝土的强度。
3、轻集料效应
混凝土内部细小颗粒具有较强的强度，其填充在水泥颗粒间的细小空隙可以减少毛细空隙，具有一定的微骨架效果，也能够提高拌合物的微集料效应。
上面介绍了粉煤灰对混凝土的基本效应，除此之外，粉煤灰对于混凝土还具有提高硬度、减小变形、提高耐久性及降低成本的作用。但是，添加了粉煤灰的混凝土也具有一定的副作用，比如混凝土拌合物强度发展较慢、早期强度低、抗碳化以及抗冻性较差。为此，控制粉煤灰的一些特性可以改善拌合物的特性，比如应该控制粉煤灰的细度、需水量比、三氧化硫以及烧失量。
二、粉煤灰混凝土的配合比设计
粉煤灰混凝土的配合比设计，以基准混凝土配合比为基础，按等稠度、等强度的原则，用超量取代法进行调整。粉煤灰混凝土配合比设计的主要目的是确定一个经济的混合材料最佳组合，主要设计手段是通过试验、试配来完成。设计方法如下：
1、根据混凝土设计强度，计算试配强度如下：
fcu.o= fcu.k+ 1.645α
式中fcu.o为混凝土的施工配制强度，MPa;
fcu.k为混凝土的设计强度，MPa;
α为施工单位的混凝土强度标准差。无近期同一品种混凝土强度资料时，混凝土强度等级分别为低于C20、C20~C35和大于C35时，其强度标准差α分别可取4.0、5.0和6.0。
2、确定基准配合比。其方法与普通混凝土配比设计方法相 同，即确定水灰比，用水量及水泥用量，砂率；用绝对体积法计算出砂、石用量。
通常C30以下混凝土，取代率选择10%~15%(水泥为普通硅酸盐水泥），C40以上混凝土，特別是有早期强度要求时，取代率不超过10%。计算每立方粉煤灰普通混凝土的水泥用量(C)。
C=Co(1-βc)
式中：C。为基准混凝土的水泥用量，kg;
βc是粉煤灰取代水泥百分率。
下面需要确定粉煤灰的超量系数，
粉煤灰级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
粉煤灰超量系数 1.0至1.4 1.2至1.7 1.5至2.0
针对于一般工程来说，粉煤灰超量系数可以取Ⅱ级别。当混凝土级别为C40时，超量系数可以取1.3或者1.4。每立方混凝土中粉煤灰的含量可以按照下面公司验算：
F=δc（C-Co），其中δc是粉煤灰的超量系数，在具体工作重要根据实际情况选用合适的系数。
然后求出粉煤灰超出水泥体积，减掉同体积的细料体积，碎石不做考虑。另外，混凝土中水使用量需要按照基准配合比用水量进行选取。
根据计算得到粉煤灰混凝土配合比，在试配确保和易性、水灰比不变基础上，进行配合比试拌调整。根据调整后的配合比，确定为粉煤灰混凝土的理论配合比。
三、粉煤灰混凝土应用注意事项
1、粉煤灰在混凝土中的适宜掺量分析 较小掺量的粉煤灰只是一定程度上降低了混凝土的水化热,只有掺量超25%时,粉煤灰对混凝土的性能才会有明显的改善,粉煤灰混凝土最佳掺量范围30%-50%。但由于水泥本身所能提供的碱性环境是有限的,因此在未掺入粉煤灰活化剂的情况下,粉煤灰的掺量不宜大于20%,若要加大粉煤灰的掺量,就必须同时掺入粉煤灰活化剂。
2、确保粉煤灰质量
针对于一些粉煤灰使用量较大的结构部位，需要严格控制大体积混凝土中粉煤灰的质量，由于粉煤灰材质的复杂性以及质量波动性，需要在粉煤灰加工工艺与管理方面多下功夫，以确保浇筑好的混凝土质量稳定，才能使更多的企业乐于应用粉煤灰作为大体积混凝土的基础材料，这样不仅降低了工程造价，还能满足一些特殊需要。
3、注意粉煤灰抗碳化能力
混凝土中的粉煤灰在经过水化热后会形成大量的氢氧化钙，严重降低了混凝土耐久性以及抗碱性能，加大混凝土的碳化深度。结合以往经验，粉煤灰抗碱性问题已经对粉煤灰推广产生了一些不利影响，这就要求工程实践者在使用粉煤灰时额外注意。
4、避免过振
对粉煤灰混凝土应注意掌握振捣时间，这是因为一方面粉煤灰混凝土易于振捣，另一方面粉煤灰相对密度轻，特别是粉煤灰中的碳粒更轻，在振捣过程中很容易上浮到浇筑层表面，如粉煤灰、碳粒和水过于集中在浇筑层表面，混凝土层面之间就会形成薄弱环节，影响浇筑层面之间混凝土的强度。所以一般粉煤灰混凝土坍落度应设计小些，并应避免过振，掌握振捣时间以浇筑层表面开始翻浆为止。
5、加强养护
粉煤灰在混凝土中发挥作用是在二次水化反应之后，经二次水化后粉煤灰中的活性成分才生成具有一定强度的、稳定的水化产物。二次水化反应的充分條件是要保证一定的温度、湿度，只有在这种条件下，粉煤灰的二次水化反应才能进行并反应完全。因此，应加强粉煤灰混凝土的养护。
关键词：强度、密实度、措施、分析
中图分类号： TU37文献标识码： A
粉煤灰是一种火山灰质材料，本身并无胶凝性能。在常温下，有水存在时，粉煤灰可以在混凝土中进行二次反应，生成难溶的水化硅酸钙凝胶物质，不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。粉煤灰的这种作用称为火山灰效应。 除了火山灰效应外，粉煤灰对混凝土力学性能及耐久性的改善还有另外两个效应：第一，形貌效应。粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小，降低了混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高；第二，填充效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，不仅能填充水泥颗粒间的空隙，而且能改善胶凝材料的颗粒级配，并增加水泥胶体的密实度。
一、粉煤灰在混凝土中的基本效应分析
在水泥混凝土中添加粉煤灰后，可以使拌合物产生三个基本效应，分别是形态效应、火山灰效应以及微集料效应。粉煤灰混凝土中的这三个效应是积极的，可以变废为宝，改善混凝土的各向性能指标。
1、粉煤灰形态效应
粉煤灰形态效应表现在粉煤灰颗粒外貌、颗粒粗细程度以及表面粗糙程度等等。粉煤灰微珠颗粒可以产生滚珠的效果，在降低混凝土拌合物的内摩擦力的同时，可以使拌合物的和易性提高，还可以提高拌合物的均质性、粘聚性以及保水性能。
2、火山灰效應
粉煤灰内部含有氧化硅以及氧化铝，这都属于活性物质，它们可以与水泥水化反应生成氢氧化钙、水化硅酸钙以及水化氯酸钙，提高混凝土的强度。
3、轻集料效应
混凝土内部细小颗粒具有较强的强度，其填充在水泥颗粒间的细小空隙可以减少毛细空隙，具有一定的微骨架效果，也能够提高拌合物的微集料效应。
上面介绍了粉煤灰对混凝土的基本效应，除此之外，粉煤灰对于混凝土还具有提高硬度、减小变形、提高耐久性及降低成本的作用。但是，添加了粉煤灰的混凝土也具有一定的副作用，比如混凝土拌合物强度发展较慢、早期强度低、抗碳化以及抗冻性较差。为此，控制粉煤灰的一些特性可以改善拌合物的特性，比如应该控制粉煤灰的细度、需水量比、三氧化硫以及烧失量。
二、粉煤灰混凝土的配合比设计
粉煤灰混凝土的配合比设计，以基准混凝土配合比为基础，按等稠度、等强度的原则，用超量取代法进行调整。粉煤灰混凝土配合比设计的主要目的是确定一个经济的混合材料最佳组合，主要设计手段是通过试验、试配来完成。设计方法如下：
1、根据混凝土设计强度，计算试配强度如下：
fcu.o= fcu.k+ 1.645α
式中fcu.o为混凝土的施工配制强度，MPa;
fcu.k为混凝土的设计强度，MPa;
α为施工单位的混凝土强度标准差。无近期同一品种混凝土强度资料时，混凝土强度等级分别为低于C20、C20~C35和大于C35时，其强度标准差α分别可取4.0、5.0和6.0。
2、确定基准配合比。其方法与普通混凝土配比设计方法相 同，即确定水灰比，用水量及水泥用量，砂率；用绝对体积法计算出砂、石用量。
通常C30以下混凝土，取代率选择10%~15%(水泥为普通硅酸盐水泥），C40以上混凝土，特別是有早期强度要求时，取代率不超过10%。计算每立方粉煤灰普通混凝土的水泥用量(C)。
C=Co(1-βc)
式中：C。为基准混凝土的水泥用量，kg;
βc是粉煤灰取代水泥百分率。
下面需要确定粉煤灰的超量系数，
粉煤灰级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
粉煤灰超量系数 1.0至1.4 1.2至1.7 1.5至2.0
针对于一般工程来说，粉煤灰超量系数可以取Ⅱ级别。当混凝土级别为C40时，超量系数可以取1.3或者1.4。每立方混凝土中粉煤灰的含量可以按照下面公司验算：
F=δc（C-Co），其中δc是粉煤灰的超量系数，在具体工作重要根据实际情况选用合适的系数。
然后求出粉煤灰超出水泥体积，减掉同体积的细料体积，碎石不做考虑。另外，混凝土中水使用量需要按照基准配合比用水量进行选取。
根据计算得到粉煤灰混凝土配合比，在试配确保和易性、水灰比不变基础上，进行配合比试拌调整。根据调整后的配合比，确定为粉煤灰混凝土的理论配合比。
三、粉煤灰混凝土应用注意事项
1、粉煤灰在混凝土中的适宜掺量分析 较小掺量的粉煤灰只是一定程度上降低了混凝土的水化热,只有掺量超25%时,粉煤灰对混凝土的性能才会有明显的改善,粉煤灰混凝土最佳掺量范围30%-50%。但由于水泥本身所能提供的碱性环境是有限的,因此在未掺入粉煤灰活化剂的情况下,粉煤灰的掺量不宜大于20%,若要加大粉煤灰的掺量,就必须同时掺入粉煤灰活化剂。
2、确保粉煤灰质量
针对于一些粉煤灰使用量较大的结构部位，需要严格控制大体积混凝土中粉煤灰的质量，由于粉煤灰材质的复杂性以及质量波动性，需要在粉煤灰加工工艺与管理方面多下功夫，以确保浇筑好的混凝土质量稳定，才能使更多的企业乐于应用粉煤灰作为大体积混凝土的基础材料，这样不仅降低了工程造价，还能满足一些特殊需要。
3、注意粉煤灰抗碳化能力
混凝土中的粉煤灰在经过水化热后会形成大量的氢氧化钙，严重降低了混凝土耐久性以及抗碱性能，加大混凝土的碳化深度。结合以往经验，粉煤灰抗碱性问题已经对粉煤灰推广产生了一些不利影响，这就要求工程实践者在使用粉煤灰时额外注意。
4、避免过振
对粉煤灰混凝土应注意掌握振捣时间，这是因为一方面粉煤灰混凝土易于振捣，另一方面粉煤灰相对密度轻，特别是粉煤灰中的碳粒更轻，在振捣过程中很容易上浮到浇筑层表面，如粉煤灰、碳粒和水过于集中在浇筑层表面，混凝土层面之间就会形成薄弱环节，影响浇筑层面之间混凝土的强度。所以一般粉煤灰混凝土坍落度应设计小些，并应避免过振，掌握振捣时间以浇筑层表面开始翻浆为止。
5、加强养护
粉煤灰在混凝土中发挥作用是在二次水化反应之后，经二次水化后粉煤灰中的活性成分才生成具有一定强度的、稳定的水化产物。二次水化反应的充分條件是要保证一定的温度、湿度，只有在这种条件下，粉煤灰的二次水化反应才能进行并反应完全。因此，应加强粉煤灰混凝土的养护。