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混凝土原材料基础知识系列——粉煤灰、矿粉

更新时间:2022-02-21 15:40:35点击次数:151次

粉煤灰
粉煤灰主要品质指标有:细度、烧失量、SO3含量、fCaO含量、需水量比、含水量。按上述品质指标将能用于混凝土和砂浆的粉煤灰分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。GB/T1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中对粉煤灰上述品质指标有明确的规定。

粉煤灰在水泥基材料中的作用主要有:形态效应、活性效应、微集料效应。粉煤灰的形态效应主要表现为填充作用和润滑作用;粉煤灰的活性效应是指混凝土中粉煤灰的活性成分所产生的化学效应。如将粉煤灰用作胶凝组分,则这种效应自然就是最重要的基本效应,活性效应的高低取决于反映的能力、速度及其反应产物的数量、结构和性质等因素。粉煤灰的微集料效应是指粉煤灰微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中,就像微细的集料一样。在水泥浆体中掺加矿物质粉料,可取代部分水泥熟料,混凝土的硬化过程及其结构和性质的形成,不仅取决于水泥,而且还取决于微集料。 
(1)粉煤灰细度
粉煤灰的细度对混凝土的性能有着重要的影响,这种影响主要体现在两个方面:一是影响粉煤灰的活性,粉煤灰越细,火山灰反应能力越强;二是影响需水性,一般来说原状粉煤灰越粗,需水性越大。在混凝土中,用水量是影响其结构和性能的最敏感因素,通过机械粉磨,可以提高粉煤灰的细度,但通常不能够降低粉煤灰的需水量。

(2)粉煤灰烧失量
粉煤灰中未燃尽的碳粉都可以按烧失量来估量。碳粒是对混凝土有害的物质,它能使混凝土的用水量增加,粉煤灰中的含碳量越高,它的需水量也就越多。

随着含碳量的变化,粉煤灰的颜色可以从乳白色变到黑色,高钙粉煤灰往往呈浅黄色,含铁量较高的粉煤灰也有可能呈现出较深的颜色。原状粉煤灰通常颜色较浅,机械粉磨作用将这些颗粒打破,使得一些未燃烧的炭露出来,因此,磨细粉煤灰常常呈现出较黑的颜色。

(3)粉煤灰fCaO含量
在低钙粉煤灰中CaO绝大部分结合在玻璃体中,在高钙粉煤灰中, 除大部分被结合外,还有一部分是游离的。“死烧”状态的游离CaO具有利于激发活性和不利于安定性的双重作用,因此必须重视高钙粉煤灰的安定性问题。

(4)粉煤灰SO3含量
SO3过高会产生破坏性的钙矾石,我国规范规定为粉煤灰中SO3含量必须不大于3% 。
粉煤灰的碱含量较高,也会导致硬化水泥石产生较大的干缩变形,这对混凝土的抗裂性能也是不利的。

另外,使用优质粉煤灰,其掺量越大,减水效果越显著。反之,使用劣质粉煤灰,其掺量越大,混凝土的用水量增加也越多。

粉煤灰与氢氧化钙结合,会使混凝土碱度有所降低这些都是粉煤灰化学稳定行为带来的副作用。

磨细矿粉
磨细矿粉主要品质指标:活性指数、细度与比表面积、流动度比。
磨细矿粉的活性:磨细矿粉的活性与化学组成有一定的关系。一般来说,碱性系数越大,活性系数越大,矿粉活性越好。

活性系数是指磨细矿粉中氧化铝含量(%)与二氧化硅含量(%)之比,即:活性系数=Al2O3/SiO2

碱性系数是指磨细矿粉中碱性氧化物含量(%)与酸性氧化物含量(%)之比,即:碱性系数K=(CaO+MgO)/(SiO2+ Al2O3)

碱性系数和活性系数仅仅是从化学组成上反映了矿粉的活性,但矿粉的活性不仅取决于化学组成,还与冷却速度、粉磨细度有着密切的关系。 

流动度比反映的是矿粉的需水量问题。磨细矿粉不具有减水的功能,当比表面积较大或颗粒级配不合理时,还有可能使需水量增加。随着磨细矿粉等级的提高,对活性指数的要求也提高,但对流动度比的要求则是降低的。采用等级较高的磨细矿粉时,混凝土的用水量可能要加大。

磨细矿粉和粉煤灰的比较
磨细矿粉的保水性能远不及优质的粉煤灰,掺入一些级配不好的磨细矿粉常常出现较严重的泌水现象,这是磨细矿粉的负面作用。

磨细矿粉是以非常高的活性行为和胶凝性为特色。磨细矿粉的缺点表现为较差的体积稳定性。优质粉煤灰是以减水作用和较好的体积稳定作用为特色。粉煤灰的缺点表现在较差的活性方面。