粉煤灰和外加剂在混凝土中的应用研究

陈宏炜

成都市鑫沙商品混凝土有限公司（610300）

1 粉煤灰的应用及影响

自1980年开始，粉煤灰成为了一种基本的混凝土原材料。粉煤灰的主要活性成分是可溶性二氧化硅，当其与水泥水化后形成的氢氧化钙进行化学反应时，会形成水化硅酸钙胶凝物质。随着粉煤灰的掺入，混凝土的黏性和塑性会变得更好。同时，粉煤灰颗粒能够提高混凝土的流动性，进而提高混凝土的和易性。由于粉煤灰具有火山灰的相应特点，使得混凝土的凝固时间相应变长，同时，由于加入的水较多，粉煤灰颗粒及变缓的水化反应使混凝土的可泵性得到了提升[1]。掺加粉煤灰的混凝土，其凝结时间变得更长，需要注意延后时间抹面，并且需要防止其发生裂缝和塑性收缩。对比于其他性质的混凝土，粉煤灰性质的混凝土需要添加一定量的引气剂来满足含气量要求。

在强度方面，掺入粉煤灰的混凝土，其3 d和7 d强度明显低于未掺入粉煤灰的混凝土；当达到90 d时，掺入粉煤灰的混凝土和没掺入粉煤灰的混凝土的强度基本一致。由于掺入粉煤灰的混凝土的强度在后期有相对较好的发展空间，所以其后期的强度会大于未加入粉煤灰的混凝土；然而由于其早期强度偏低的因素，导致其对混凝土施工有不小的影响。相关的试验表明[2-3]，使用超量取代法同时掺入粉煤灰和减水剂的混凝土，其强度在28 d时已超过普通混凝土。在抗拉强度方面，粉煤灰混凝土和普通混凝土基本上是一致的。对于粉煤灰混凝土而言，其抹面和养护方面需要加强关注。相较于普通混凝土，虽然粉煤灰混凝土的表面耐磨性相对较低，但二者侧面的抗冲耐磨性是一致的。在干缩性和温度变化方面，按照常规量度来掺入粉煤灰，对混凝土没有太大的影响。

根据相关的数据分析[4-5]，相较于普通混凝土，粉煤灰混凝土在28 d龄期前的透水性更高、28～90 d龄期内透水性会相对降低；当其经过了90 d龄期之后，相应的透水性就会比普通混凝土还要低。因此，在应用粉煤灰混凝土作业时，需要做好相应的养护、防护工作。在其他方面，如防损害方面，需要注意是否有相对合适的空气环境、湿度范围等条件；还需要对粉煤灰质量进行严格把控，如细度和烧失量等，做到精益求精。

同时在应用粉煤灰的过程中，还可以抑制新拌的混凝土所产生泌水，当不断的掺入粉煤灰，可以弥补细小骨料中的一些不足之处，从而达到使砂浆基体中泌水渠道的连续性能够被中断的目的，使其能更好的发挥其自身的优势，创造更高的价值。粉煤灰的应用可以改善混凝土的和易性，通过改善混凝土的拌合料的流动性和其保水的性质，使混凝土拌合料易于泵送和易于浇筑成型，减少不必要的成本损失；混凝土的耐久性有了粉煤灰的加入使其得到了相应的提高；同时耐磨性也得到了提升；降低了成本。

2 外加剂的应用及影响

外加剂在混凝土中的使用起源于20世纪50年代，我国相对于全球而言起步较晚。如今，我国在外加剂的科研、生产能力等方面得到了快速的提高，外加剂的应用领域也在不断拓展。作为一种新型材料，外加剂在混凝土中的重要作用也被人们逐渐地发现[6]。不断扩大的应用领域也使其技术含量和产品本身的质量得到了更加飞快的发展，

1）根据外加剂在混凝土中的不同作用，可将其分为以下几种类型:①改善凝结硬化性。该种类型通过对凝结时间的调整或者是改变其硬化的性能来适应其特殊的要求，如建设中对混凝土性能的要求。通常情况下，常用的有速凝剂、缓凝剂和早强剂等。这些都是常规的外加剂；②调节含气量。该类型主要包括消泡剂、引气剂等；③改善流动性。该种类型主要是通过改善流动性来改善混凝土性能，主要有引气剂、抗冻剂等。

2）通过相应的数据分析[7]，外加剂的主要作用有以下几种:①延缓凝结的时间。在混凝土中掺入缓凝型的碱水剂，可以相应地调节其凝结的时间，同时改善其可泵性，可满足不同工程，特别是相对较大体量的混凝土工程的施工要求；②节省材料。在混凝土中加入相应的外加剂，使其强度增强的同时，还可以改善其和易性，调节其含气量，从而相应地提高其耐腐蚀能力、减弱其碱-集料反应、提高其钢筋抗锈蚀能力，使其黏结力能够相应地提高，这不仅能够使其使用面积被扩大，还可以节省建筑材料。

3）在外加剂的应用过程中，需要特别注意以下几点:①虽然不同的混凝土都可以掺入外加剂，但是为防止意外的发生，还是需要根据工程要求、设计标准和施工条件选择适合的外加剂；②要高度重视外加剂的质量，详细了解其真实的性能和价位，多关注其技术资料和相关的指标，做到“次中寻好，好中更好”；③混凝土的主要原材料是水泥，水泥品种不同，对减水剂应用效果的影响也有很大的不同。水泥中的很多组分都对外加剂具有重要影响，包括矿物组成、细度、掺合料等。

3 需注意事项及处理方法

1）掺入粉煤灰的品质必须符合《用于水泥和商品混凝土中的粉煤灰》（GB 1596—2005）的要求。

2）粉煤灰的相应掺量:在通常情况下，Ⅰ级粉煤灰可达水泥用量的20%，Ⅱ级粉煤灰可达水泥用量的15%，在此限量内能发挥粉煤灰的有效作用；超过此限量时,随着掺量的增加，脆性系数减少，强度逐渐降低，易出现早期裂缝等负面影响，因可能出现的特别情况不一致，具体掺量必须经过相应的实验确定。

3）采用内掺法掺加粉煤灰时，配制出的商品混凝土的强度7 d和28 d的强度均低于纯水泥商品混凝土，在减少水用量的同时，为使粉煤灰商品混凝土与纯水泥商品混凝土具有相同的和易性和强度指标，粉煤灰置换商品混凝土中的水泥时，常采用超量置换。

4）粉煤灰用于下列商品混凝土时，应采取相应措施:①粉煤灰用于高抗冻性商品混凝土时，必须掺人引气剂改善孔的结构，形成大量封闭细小的孔，提高抗冻性；②在水工构筑物商品混凝土中掺用粉煤灰时，应加强振动，选用分散性好的减水剂，以消除吸附效应所形成的大气泡（孔径r>3 mm），减少气蚀、溶蚀、酸碱盐侵蚀。③在低温条件下施工时，宜掺入对粉煤灰商品混凝土无害的早强剂或防冻剂，综合消除掺入粉煤灰对早期强度的影响，并采取适当的保温措施；④在补偿收缩商品混凝土中使用粉煤灰必须注意粉煤灰对补偿收缩性能的抑制作用，要通过试验确定膨胀剂及粉煤灰的掺量，方能达到所需膨胀量。

4 结语

混凝土是使用最广、用量最大的建筑材料。粉煤灰和外加剂是混凝土不可或缺的重要组成成分。外加剂的主要特点是掺量小、品种多。粉煤灰混凝土的特点主要是能够带来显著的经济效益，在混凝土工程中有着很大的应用价值。不论是外加剂还是粉煤灰，其自身的价值都值得人们不断研究和探索。

粉煤灰是一种有效的再生资源，粉煤灰的成分和表面特性赋予了其一定的活性。粉煤灰用于商品混凝土，可以改善商品混凝土的性能，提高商品混凝土的耐久性。而且其价格低廉，用优质的粉煤灰作为商品混凝土的掺合料既可降低工程造价获得经济效益，又有很大的社会效益。所以其在商品混凝土中的应用对改善人类居住环境，提高人民生活质量有十分重要的作用，对我国提出的可持续发展的要求也有极其重要的意义。