粉煤灰对再生混凝土性能影响的研究分析

冯晓琴

摘 要：文章将以粉煤灰特点和作用机理出发，分析和总结再生混凝土骨料中的粉煤灰作用，改善其性能，提高整体强度并改变耐久性，文章进行深入研究以发挥粉煤灰技术的作用。

关键词：粉煤灰;再生混凝土;性能影响;研究现状

中图分类号：TU528.04 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）05-001-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.001

众所周知，粉煤灰有粒性特征，在和水泥熟料等矿物质的拌合中，能够出现共同反应。混凝土当中掺入活性细掺料，也就是粉煤灰。粉煤灰属于再生资源。在混凝土中，粉煤灰是矿物外掺料。其作用机理是，火山灰的活性效应、形态减水效应、微骨料效应。文章将展开粉煤灰特性、作用机理研究，分析掺杂粉煤灰对再生混凝土的耐久性、强度、工作性、骨料的影响，提出研究问题和待解决问题，推动技术发展。

1 再生骨料的物理性能影响分析

破碎分级过程中，再生骨料会有裂缝和孔隙。相比天然骨料，再生骨料密度小、压碎指标值大、吸水多、孔隙率大[1]。所以，再生骨料不论是工作性能，还是混凝土强度，都比混凝土差。提高再生骨料混凝土技术效果的方法包括三种手段，分别是湿处理、化学强化、物理强化。

粉煤灰骨料强化属于化学强化法，使用水泥外掺1级粉煤灰浆液，浸泡以后出现再生骨料。填充骨料内部裂纹和孔隙，达到规定标准。

水泥外掺粉煤灰浆液再生骨料以后，再生骨料的许多性能都在提高。这意味着，浆液可以填充到粗骨料的内部孔隙中，将破碎微裂纹粘合到一起。使用这样的方法，能够有效提高再生骨料的后期强度。

2 再生混凝土的工作性能影响分析

使用废弃的混凝土碎块获得再生骨料，通过研磨方式，去掉和剥离表面水泥砂浆。当然，此时仍有一些砂浆无法剥离，并且吸收了很多水分。此时的再生粗骨料，吸水率超过了天然粗骨料[2]。骨料如图1所示。

对同配比普通混凝土、再生混凝土来说，再生混凝土塌落度并不高，有着很好的保水性、粘聚性。使用适量优质粉煤灰替代水泥，之后混凝土泵送和振捣中，就能降低内部的球形玻璃体内摩擦力，获得很好的润滑效果，保障混凝土泵送效果，改善混凝土性能。使用粉煤灰，可以彌补细骨料细屑的不足，并且能够截断浆体连续泌水通道，防止泌水和离析，提高混凝土的保水性与粘聚性。

3 再生混凝土的强度影响分析

通常情况下，再生混凝土强度弱于普通混凝土。早期强度有着较大的差距，后期则不会出现很大的差距。之所以会有这一问题，是因为再生骨料有着较高的孔隙率，内部有多个薄弱部分，分别是骨料和旧砂浆的截面、新旧砂浆截面、骨料新砂浆截面。刚开始，混凝土龄期低时，因为此时才开始水化，所以没有充分的水化产物，所以强度不足。在水化程度提高、龄期延长中，水化物开始充满孔隙，使区域变得更结实，以提高强度。

粉煤灰在再生混凝土中的使用，能够显著提高强度，龄期增长的同时，效果越来越明显[3]。掺杂适量粉煤灰，能够提高混凝土抗压强度。抗压强度在粉煤灰掺量增加的同时一起提高。不过到了最大值以后，再次添加粉煤灰则会降低抗压强度。不同配合比、组分再生混凝土粉煤灰参量峰值不同，使用量和原料构成都会影响到抗压强度。水泥外掺粉煤灰原浆能够有效提高再生骨料强度，尤其是后期强度。

4 再生混凝土的耐久性影响分析

首先是抗硫酸盐的侵蚀。硫酸盐侵蚀包括两种情况，分别是物理侵蚀与化学侵蚀。化学侵蚀指的是碳硫硅钙石、石膏侵蚀、钙矾石侵蚀。物理侵蚀为无水芒硝、无水硫酸钠、硫酸盐结晶风化等。常见的硫酸盐侵蚀属于钙矾石腐蚀，是膨胀腐蚀的一种。侵蚀地质水中的SO42-在浓度达到一定值以后，就会侵蚀混凝土。再生骨料具有很高的吸水率与孔隙率。再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性稍弱于普通的混凝土[4]。抗硫酸盐水泥是特种水泥的一种，造价高、生产量不足。硫酸盐侵蚀问题可以选择掺杂粉煤灰的方式，使混凝土具有抗硫酸盐侵蚀的能力。

粉煤灰本身属于活性火山灰混合料，其构成成分是CaO、Fe2O3、Al2O3、SO2及没有燃烧的碳。粉煤灰如图2所示。

粉煤灰性能优良与否，关系到最后的混凝土使用效果。加入优质粉煤灰后，混凝土细化孔得到明显优化。毛细管与内部毛孔不会有通道出现，提高了混凝土的抗侵蚀效果并降低了其渗透性。

工程中使用的粉煤灰是圆球状颗粒，将其用到混凝土中，可以让混凝土拥有润滑效果，改善混凝土和易性与干缩问题，使后期强度得以提高，强化抗硫酸盐水平与抗渗能力。粉煤灰细度在混凝土强度中的影响表现如图3所示。

其次是抗碱集料。对于混凝土来说，碱集料反应属于耐久性重要指标。混凝土碱活性集料与碱发生反应后，混凝土内部就会膨胀并开裂，具有非常严重的危害。优质粉煤灰能够抑制碱硅酸盐反应，尤其是底盖粉煤灰。添加适量粉煤灰就能控制碱集料问题。粉煤灰具有非常好的碱骨料抑制效果，远超同掺杂量磨细矿渣粉。

此外是抗碳化和钢筋锈蚀。混凝土会被空气CO2侵蚀并在内部扩散，结果降低了混凝土的孔溶液pH值，产生了碳化现象。如果混凝土pH小于10，则纯化膜会受到影响被破坏，导致钢筋锈蚀现象。如果体积膨胀了2.5倍，则混凝土和钢筋粘结力大幅下降，甚至会出现混凝土开裂、钢筋面积缺失、混凝土保护层开始脱落等现象。以上都会对整体耐久性造成影响，引起碳化，产生影响的因素源自于：减少水泥用量，水化产物Ca（OH）2开始减少。粉煤灰活性Al2O3及SiO2水泥水化期间，会有Ca（OH）2出现并生成低碱性水化产物，降低混凝土的抗碳能力，加快碳化速度。尤其是早期结构，粉煤灰水泥结构此时疏松，更容易出现这种情况。添加适量优质粉煤灰，能够提高水化程度，使水化物充满孔隙，提高混凝土的抗碳性与密实度。粉煤灰再生混凝土，一开始没有很好的抗碳性。龄期增加中，火山灰反应，出现致密水化物，改善混凝土结构，使混凝土拥有更高的密实度，提高不透水效果与抗碳化能力。再生混凝土具有很高的孔隙率，没有很好的抗渗性。所以，再生混凝土抗碳化能力比普通混凝土差。粉煤灰混凝土抗碳性在粉煤灰掺杂量增加的同时不断降低，低于普通混凝土抗碳化水平[5]。控制粉煤灰混凝土的水胶比，加入适量外加剂，并通过认真养护，就能提高混凝土抗碳化水平。一般来说，35%的掺杂量能够让混凝土获得更好的使用效果。

最后是抗冻性。早期的粉煤灰再生混凝土具有比普通混凝土更粗大的孔洞。掺杂量增加，抗冻性较差，早期下降幅度会越来越大，在龄期增加时，下降幅度将会降低。粉煤灰混凝土冻融循环性能影响明显，对其力学影响较大。掺杂10%～30%粉煤灰，就会使混凝土的抗压强度大幅下降。所以，对于需要抗冻的混凝土，可以掺杂的粉煤灰一般在30%以内，能够有效减少冰冻作用带给混凝土的损害。高抗冻融混凝土加入粉煤灰，能够使混凝土获得非常好的抗冻性能。

5 结语

粉煤灰矿物组成、理化性质和炉型不同、煤种不同、排放方式、燃烧方式有关。近年来，国内电力工业的发展，使得粉煤灰的排放量大幅增加，可是优质的灰却越来越少。低等级灰的活化处理，能够变废为宝、发挥潜在活性，对新型建筑料的开发十分重要。混凝土中加入适量粉煤灰，能够提高再生混凝土工作性，让混凝土获得更大的强度，获得良好的钢筋锈蚀、碳化抗性，提高整体硫酸盐抗侵蚀效果与抗冻融效果。增强再生骨料，粉煤灰细度和增强效果有关。加入适量粉煤灰能够降低混凝土的早期强度，掺杂适量早强剂和减水剂可以获得很好的效果。

参考文献

[1] 李洁文，马凌宇，李桂芹.粉煤灰和矿粉对混凝土力学与耐久性能的影响研究[J].当代化工，2020，50（3）：545-548.

[2] 胡丕海.外掺料对气泡混合轻质土性能影响研究[J].安徽建筑，2020，28（3）：168-169.

[3] 于巧娣，李灿华，徐文珍，等.赤泥—粉煤灰烧结砖抗压强度影响因素分析研究[J].新型建筑材料，2020，48（3）：29-31.

[4] 苏彩丽，邢晓飞.粉煤灰对再生混凝土力学性能影响的试验研究[J].散装水泥，2020（5）：99-100.

[5] 李文凯.钢渣对粉煤灰再生混凝土力学性能的影响研究[J].粉煤灰综合利用，2020，34（3）：41-44.