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摘要：随着科学技术的不断进步，混凝土的应用越来越多、越来越广，混凝土材料科学同样也得到了迅速的发展。各种掺合料的使用，不仅降低了混凝土的成本，而且改善了混凝土的性能，扩大了混凝土的品种。粉煤灰掺入混凝土后，不仅可以取代部分水泥，降低混凝土的成本，保护环境，而且能与水泥互补短长，均衡协合，改善混凝土的一系列性能，粉煤灰混凝土具有明显的技术经济效益。本文介绍了粉煤灰在商品混凝土中的作用，并分析了粉煤灰在商品混凝土应用中的施工工艺与施工要点。
关键词：粉煤灰；商品混凝土；生产工艺
Abstract: along with the advance of science and technology, the application of concrete more and more, more and more widely, the concrete material science also got rapid development. The use of all kinds of admixtures, not only reduce the cost of the concrete, and improve the performance of concrete, extending the varieties of the concrete. After the incorporation of fly ash concrete, not only can replace part of cement, reduce the cost of concrete, protect the environment, but also complements cement short-long, balanced synergistic, improve a series of concrete performance of fly ash concrete has the obvious technical and economic benefits. This paper introduces the role of fly ash in concrete, and analyzes the application of fly ash in concrete products of construction technology and construction key points.
Key words: fly ash; Commercial concrete; The production process
中图分类号：TU528.52文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、粉煤灰及其在混凝土中的作用
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。其化学成分主要是SiO2（45～65%）、Al2O3（20～35%）及Fe2O3（5～10%）和CaO（5％）等。粉煤灰外观类似水泥，颜色在乳白色到灰黑色之间变化。粉煤灰的颜色是一项重要的质量指标，可以反映含碳量的多少和差异。在一定程度上也可以反映粉煤灰的细度，颜色越深粉煤灰粒度越细，含碳量越高。粉煤灰就有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分。通常高钙粉煤灰的颜色偏黄,低钙粉煤灰的颜色偏灰。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5~300μm。并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%—80%，有很强的吸水性。粉煤灰在混凝土中的作用：
1、掺入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性
新拌混凝土的和易性受浆体的体积、水灰比、骨料的级配、形状、孔隙率等的影响。掺用粉煤灰对新拌混凝土的明显好处是增大浆体的体积，大量的浆体填充了骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。
2、粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水
粉煤灰的掺入可以补偿细骨料中的细屑不足，中断砂浆基体中泌水渠道的连续性，同时粉煤灰作为水泥的取代材料在同样的稠度下会使混凝土的用水量有不同程度的降低，因而掺用粉煤灰对防止新拌混凝土的泌水是有利的。
3、掺用粉煤灰，可以提高混凝土的后期强度
有试验资料表明，在混凝土中掺入粉煤灰后，随着粉煤灰掺量的增加，早期强度（28天以前）逐减，而后期强度逐渐增加。粉煤灰对混凝土的强度有三重影响：减少用水量，增大胶结料含量和通过长期火山灰反应提高强度。
4、掺粉煤灰可降低混凝土的水化热
混凝土中水泥的水化反应是放热反应，在混凝土中掺入粉煤灰由于减少了水泥的用量可以降低水化热。水化放热的多少和速度取决于水泥的物理、化学性能和掺入粉煤灰的量，例如，若按重量计用粉煤灰取代30％的水泥时，可使因水化热导致的绝热温升降低15％左右。粉煤灰混凝土可减少水泥的水化热，减少结构物由于温度而造成的裂缝。
5、掺粉煤灰可改善混凝土的耐久性
在混凝土中掺粉煤灰对其冻融耐久性有很大影响。当粉煤灰质量较差，粗颗粒多，含碳量高都对混凝土抗冻融性有不利影响。质量差的粉煤灰随掺量的增加，其抗冻融耐久性降低。但当掺用质量较好的粉煤灰同时适当降低水灰比，则可以收到改善抗冻性的效果。在混凝土中掺加粉煤灰，可以有效地防止碱集料反应，提高混凝土的耐久性。
二、掺加粉煤灰的商品混凝土生产工艺
（一）粉煤灰混凝土的生产配合比控制
1、宜采用双掺技术
混凝土配合比设计时，应同时掺加粉煤灰与减水剂，并做好水泥、粉煤灰、外加剂之间相容性试验，这是改善和提高混凝土性能的有效措施。相容性试验主要指三者按一定比例配制的混凝土，检验其泌水性、坍落度、扩展度、流淌时间。一般情况下，流淌时间在8～30s，坍落度180～220mm，扩展度在470mm以上，相对压力泌水率比小于40%时，说明三者的相容性较好，且不引起假凝、急凝等凝结现象。
2、粉煤灰取代率
在普通等級混凝土中取代率为10%～20%，高强混凝土中粉煤灰取代率应为8%～12%，在设计大体积混凝土配比时，为了降低水化热，其取代率可提至25％～30%。掺加的方法有三种:一是只为改善混凝土的工作性，粉煤灰质量较差时可采用外加法；二是用Ⅱ级质量以上粉煤灰配制C30以下非泵送混凝土可采用等量取代法；三是C30以上泵送混凝土用Ⅱ级以上粉煤灰配制，可采用超量取代法。
3、砂率
由于粉煤灰含有形态光滑致密的球形细颗粒，在混凝土中能起较好的润滑作用，提高混凝土的可泵性，所以，其砂率值可以适当降低。一般取40%～42%比较合理(粗骨料粒径为5～31.5mm)。对于低标号混凝土取较大值，对于高标号混凝土取较低值。
（二）掺量的限制一定范围里，是混凝土的水胶比，而不是粉煤灰的掺量决定使用效果。目前许多规范中规定的钢筋混凝土中粉煤灰掺量限制（例如25%以内），对配制中低强度的混凝土来说，恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的粉煤灰范围。因为粉煤灰水化缓慢，生成物少，粉煤灰混凝土适宜的水胶比在0.4以下；普通混凝土常用的0.5左右水灰比条件下掺10-20%粉煤灰，即使同时掺有高效减水剂，一般水胶比仍需维持在0.4以上。但是如果继续增大粉煤灰掺量，由于粉煤灰表观密度约只有水泥的2/3，拌合物浆体含量的增大就可以产生降低水胶比的作用。
（三）粉煤灰的质量控制
粉煤灰混凝土特別是大掺量的粉煤灰混凝土对粉煤灰的质量要求比较高， 而粉煤灰的质量波动又比较大， 电厂收集的可直接用于混凝土工程的只是很少数， 这就要积极探索粉煤灰加工的先进方法， 严格控制用于混凝土工程的粉煤灰质量。只有选择了质量稳定的粉煤灰， 才能保证混凝土质量的控制， 才能有效推进粉煤灰在混凝土中的大规模应用。
（四）掺入顺序
粉煤灰遇水后易结粒成团，所以粉煤灰应保持干燥不受潮，投料顺序应迟于骨料，先于水泥。
（五）坍落度
由于掺入粉煤灰后，降低了混凝土水化热，混凝土的坍落度损失有所降低，混凝土搅拌时的投料采用水泥裹砂、石二次投料法，矿粉、粉煤灰计量后与水泥同时直接投入搅拌机内；搅拌时间延长10～20秒，保证搅拌均匀，使矿粉、粉煤灰在混凝土中充分分散；试验室技术人员对生产过程进行监控，确保混凝土和易性和坍落度满足施工要求。
（六）混凝土养护
与普通水泥混凝土不同，掺粉煤灰混凝土，尤其是大掺量粉煤灰混凝土的水灰比足够大，即混凝土体内有充足的水分供水泥与粉煤灰水化，所以对这种混凝土的养护，需要有别于普通混凝土：不要湿养护，尤其不要早期浇水或浸水，否则会使表层混凝土的水灰比增大，对强度和抗渗透、耐磨耗等性能带来十分不利的影响。大掺量粉煤灰混凝土需要在浇捣后及时覆盖，避免其因水化较缓慢，向外界蒸发水分的时间较长、蒸发量也大，造成表面疏松、强度和抗渗透性下降。
三、粉煤灰应用存在的问题与对策
（一）球磨
问题：（1）比表面积控制不严。（2）活性指数检测周期长，难以作为有效控制质量的手段。（3）没有充分考虑粉磨方式对其质量的影响控制取代量。（4）对矿渣的来源关注不够
对策：（1）必须采用逐车检验比表面积的方式，严格控制进站质量。（2）观察早期活性变化，及时调整取代量。（3）球磨方式矿渣粉质量波动较大，应适当降低取代量。（4）应注意球磨矿渣的水渣来源，及时了解变化情况，以便采取适当的应对措施
（二）立磨
问题：（1）不论什么样的工程、什么样的部位以及有无特殊技术要求，使用同样的取代量。（2）只关注强度变化，未考虑取代量过大对混凝土和易性、凝结时间、收缩值以及碳化速度带来的不利影响。
对策：（1）根据不同工程、不同部位及不同技术要求采用不同的取代量。（2）尽管试验表明即使取代量到70%，混凝土强度也不会受到太大影响，但混凝土和易性变差（粘度加大，有泌水趋势）、凝结时间延长（特别是冬期施工期间）、混凝土收缩值增加以及混凝土碳化速度加快等，因此，取代量应控制在合理范围（通常不超过50%）。
结束语
粉煤灰在混凝土中起到活性效应、形态效应和微集料效应，能够填充混凝土中的毛细孔及其它孔隙，提高混凝土保水性能，改善混凝土内部孔结构，提高混凝土密实性。在混凝土中掺加煤灰粉又特别注意其掺量，混凝土的配合比以及施工过程的质量控制，从而使煤灰粉更好的发挥其在混凝土中的功能效用。
参考文献
[1]钱觉时，粉煤灰特性与粉煤灰混凝土[M].北京：科学出版社，2002.
[2]王智，钱觉时，卢浩.石灰对粉煤灰活性激发作用的研究进展[J].粉煤灰综合利用,2009(01).
[3]王文斌.粉煤灰的活性激发与大掺量粉煤灰硷的试验研究[d].西北工业大学硕士学位论文,2005.
关键词：粉煤灰；商品混凝土；生产工艺
Abstract: along with the advance of science and technology, the application of concrete more and more, more and more widely, the concrete material science also got rapid development. The use of all kinds of admixtures, not only reduce the cost of the concrete, and improve the performance of concrete, extending the varieties of the concrete. After the incorporation of fly ash concrete, not only can replace part of cement, reduce the cost of concrete, protect the environment, but also complements cement short-long, balanced synergistic, improve a series of concrete performance of fly ash concrete has the obvious technical and economic benefits. This paper introduces the role of fly ash in concrete, and analyzes the application of fly ash in concrete products of construction technology and construction key points.
Key words: fly ash; Commercial concrete; The production process
中图分类号：TU528.52文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、粉煤灰及其在混凝土中的作用
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。其化学成分主要是SiO2（45～65%）、Al2O3（20～35%）及Fe2O3（5～10%）和CaO（5％）等。粉煤灰外观类似水泥，颜色在乳白色到灰黑色之间变化。粉煤灰的颜色是一项重要的质量指标，可以反映含碳量的多少和差异。在一定程度上也可以反映粉煤灰的细度，颜色越深粉煤灰粒度越细，含碳量越高。粉煤灰就有低钙粉煤灰和高钙粉煤灰之分。通常高钙粉煤灰的颜色偏黄,低钙粉煤灰的颜色偏灰。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5~300μm。并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%—80%，有很强的吸水性。粉煤灰在混凝土中的作用：
1、掺入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性
新拌混凝土的和易性受浆体的体积、水灰比、骨料的级配、形状、孔隙率等的影响。掺用粉煤灰对新拌混凝土的明显好处是增大浆体的体积，大量的浆体填充了骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性。
2、粉煤灰可抑制新拌混凝土的泌水
粉煤灰的掺入可以补偿细骨料中的细屑不足，中断砂浆基体中泌水渠道的连续性，同时粉煤灰作为水泥的取代材料在同样的稠度下会使混凝土的用水量有不同程度的降低，因而掺用粉煤灰对防止新拌混凝土的泌水是有利的。
3、掺用粉煤灰，可以提高混凝土的后期强度
有试验资料表明，在混凝土中掺入粉煤灰后，随着粉煤灰掺量的增加，早期强度（28天以前）逐减，而后期强度逐渐增加。粉煤灰对混凝土的强度有三重影响：减少用水量，增大胶结料含量和通过长期火山灰反应提高强度。
4、掺粉煤灰可降低混凝土的水化热
混凝土中水泥的水化反应是放热反应，在混凝土中掺入粉煤灰由于减少了水泥的用量可以降低水化热。水化放热的多少和速度取决于水泥的物理、化学性能和掺入粉煤灰的量，例如，若按重量计用粉煤灰取代30％的水泥时，可使因水化热导致的绝热温升降低15％左右。粉煤灰混凝土可减少水泥的水化热，减少结构物由于温度而造成的裂缝。
5、掺粉煤灰可改善混凝土的耐久性
在混凝土中掺粉煤灰对其冻融耐久性有很大影响。当粉煤灰质量较差，粗颗粒多，含碳量高都对混凝土抗冻融性有不利影响。质量差的粉煤灰随掺量的增加，其抗冻融耐久性降低。但当掺用质量较好的粉煤灰同时适当降低水灰比，则可以收到改善抗冻性的效果。在混凝土中掺加粉煤灰，可以有效地防止碱集料反应，提高混凝土的耐久性。
二、掺加粉煤灰的商品混凝土生产工艺
（一）粉煤灰混凝土的生产配合比控制
1、宜采用双掺技术
混凝土配合比设计时，应同时掺加粉煤灰与减水剂，并做好水泥、粉煤灰、外加剂之间相容性试验，这是改善和提高混凝土性能的有效措施。相容性试验主要指三者按一定比例配制的混凝土，检验其泌水性、坍落度、扩展度、流淌时间。一般情况下，流淌时间在8～30s，坍落度180～220mm，扩展度在470mm以上，相对压力泌水率比小于40%时，说明三者的相容性较好，且不引起假凝、急凝等凝结现象。
2、粉煤灰取代率
在普通等級混凝土中取代率为10%～20%，高强混凝土中粉煤灰取代率应为8%～12%，在设计大体积混凝土配比时，为了降低水化热，其取代率可提至25％～30%。掺加的方法有三种:一是只为改善混凝土的工作性，粉煤灰质量较差时可采用外加法；二是用Ⅱ级质量以上粉煤灰配制C30以下非泵送混凝土可采用等量取代法；三是C30以上泵送混凝土用Ⅱ级以上粉煤灰配制，可采用超量取代法。
3、砂率
由于粉煤灰含有形态光滑致密的球形细颗粒，在混凝土中能起较好的润滑作用，提高混凝土的可泵性，所以，其砂率值可以适当降低。一般取40%～42%比较合理(粗骨料粒径为5～31.5mm)。对于低标号混凝土取较大值，对于高标号混凝土取较低值。
（二）掺量的限制一定范围里，是混凝土的水胶比，而不是粉煤灰的掺量决定使用效果。目前许多规范中规定的钢筋混凝土中粉煤灰掺量限制（例如25%以内），对配制中低强度的混凝土来说，恰恰是最不利于发挥粉煤灰作用的粉煤灰范围。因为粉煤灰水化缓慢，生成物少，粉煤灰混凝土适宜的水胶比在0.4以下；普通混凝土常用的0.5左右水灰比条件下掺10-20%粉煤灰，即使同时掺有高效减水剂，一般水胶比仍需维持在0.4以上。但是如果继续增大粉煤灰掺量，由于粉煤灰表观密度约只有水泥的2/3，拌合物浆体含量的增大就可以产生降低水胶比的作用。
（三）粉煤灰的质量控制
粉煤灰混凝土特別是大掺量的粉煤灰混凝土对粉煤灰的质量要求比较高， 而粉煤灰的质量波动又比较大， 电厂收集的可直接用于混凝土工程的只是很少数， 这就要积极探索粉煤灰加工的先进方法， 严格控制用于混凝土工程的粉煤灰质量。只有选择了质量稳定的粉煤灰， 才能保证混凝土质量的控制， 才能有效推进粉煤灰在混凝土中的大规模应用。
（四）掺入顺序
粉煤灰遇水后易结粒成团，所以粉煤灰应保持干燥不受潮，投料顺序应迟于骨料，先于水泥。
（五）坍落度
由于掺入粉煤灰后，降低了混凝土水化热，混凝土的坍落度损失有所降低，混凝土搅拌时的投料采用水泥裹砂、石二次投料法，矿粉、粉煤灰计量后与水泥同时直接投入搅拌机内；搅拌时间延长10～20秒，保证搅拌均匀，使矿粉、粉煤灰在混凝土中充分分散；试验室技术人员对生产过程进行监控，确保混凝土和易性和坍落度满足施工要求。
（六）混凝土养护
与普通水泥混凝土不同，掺粉煤灰混凝土，尤其是大掺量粉煤灰混凝土的水灰比足够大，即混凝土体内有充足的水分供水泥与粉煤灰水化，所以对这种混凝土的养护，需要有别于普通混凝土：不要湿养护，尤其不要早期浇水或浸水，否则会使表层混凝土的水灰比增大，对强度和抗渗透、耐磨耗等性能带来十分不利的影响。大掺量粉煤灰混凝土需要在浇捣后及时覆盖，避免其因水化较缓慢，向外界蒸发水分的时间较长、蒸发量也大，造成表面疏松、强度和抗渗透性下降。
三、粉煤灰应用存在的问题与对策
（一）球磨
问题：（1）比表面积控制不严。（2）活性指数检测周期长，难以作为有效控制质量的手段。（3）没有充分考虑粉磨方式对其质量的影响控制取代量。（4）对矿渣的来源关注不够
对策：（1）必须采用逐车检验比表面积的方式，严格控制进站质量。（2）观察早期活性变化，及时调整取代量。（3）球磨方式矿渣粉质量波动较大，应适当降低取代量。（4）应注意球磨矿渣的水渣来源，及时了解变化情况，以便采取适当的应对措施
（二）立磨
问题：（1）不论什么样的工程、什么样的部位以及有无特殊技术要求，使用同样的取代量。（2）只关注强度变化，未考虑取代量过大对混凝土和易性、凝结时间、收缩值以及碳化速度带来的不利影响。
对策：（1）根据不同工程、不同部位及不同技术要求采用不同的取代量。（2）尽管试验表明即使取代量到70%，混凝土强度也不会受到太大影响，但混凝土和易性变差（粘度加大，有泌水趋势）、凝结时间延长（特别是冬期施工期间）、混凝土收缩值增加以及混凝土碳化速度加快等，因此，取代量应控制在合理范围（通常不超过50%）。
结束语
粉煤灰在混凝土中起到活性效应、形态效应和微集料效应，能够填充混凝土中的毛细孔及其它孔隙，提高混凝土保水性能，改善混凝土内部孔结构，提高混凝土密实性。在混凝土中掺加煤灰粉又特别注意其掺量，混凝土的配合比以及施工过程的质量控制，从而使煤灰粉更好的发挥其在混凝土中的功能效用。
参考文献
[1]钱觉时，粉煤灰特性与粉煤灰混凝土[M].北京：科学出版社，2002.
[2]王智，钱觉时，卢浩.石灰对粉煤灰活性激发作用的研究进展[J].粉煤灰综合利用,2009(01).
[3]王文斌.粉煤灰的活性激发与大掺量粉煤灰硷的试验研究[d].西北工业大学硕士学位论文,2005.