說說劣質粉煤灰與優質粉煤灰

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2018-11-29

粉煤灰是火力發電廠的煤粉在鍋爐中燃燒后排出的一種具有活性的灰色人工火山灰質材料,其具有表面效應、填充效應和火山灰活性效應。表面效應是指粉煤灰表面可以吸附漿體中的某些離子,有利于粉煤灰固化混凝土中的某些有害離子以及可以作為晶核形成水化產物填充效應是指粉煤灰與水泥顆粒粒徑的差異可以填充水泥和骨料孔隙中,能減小混凝土的孔隙率,增加混凝土密實性;火山灰活性效應是指粉煤灰中的活性SiO2與水泥水化產物CH發生二次反應,生成C-S-H凝膠填充骨料——水泥漿體界面層孔隙,改善混凝土界面結構,提高強度和耐久性。因此,在混凝土中使用粉煤灰不僅可以降低成本獲得良好的經濟效益,同時粉煤灰的使用使得混凝土的各方面性能得到改善。



(一)劣質粉煤灰的特點

粉煤灰作為一種十分常見的礦物摻合料,其質量差別很大,經常有劣質粉煤灰混入,給生產和質量控制帶來麻煩。這里所說的劣質粉煤灰主要包括分Ⅲ級灰和統灰以及假灰和不適合商品混凝土使用的粉煤灰。這些劣質粉煤灰的主要特點是:玻璃珠體少,需水量大,使用后易造成混凝土泌水或滯后泌水,不但不能改善混凝土和易性,反而降低混凝土的工作性能。此外,劣質粉煤灰的使用易導致混凝土28d強度不足,后期強度增長低,造成混凝土工程質量不合格。

(1)細度超標

采用45um方孔篩做篩析試驗,劣質粉煤灰的細度通常在30%以上的粉煤灰。粉煤灰中粗顆粒較多,海綿體多,含炭量高,“兩多一高”使粉煤灰的填充效應下降,吸水性和吸附外加劑能力增加,混凝土工作性能明顯變差,28d活性也會隨之下降。在加上玻璃體微珠少,起不到“滾珠軸承”潤滑作用。


(2)燒失量超標

劣質粉煤灰的燒失量較高,顏色相對較黑,有的呈褐色。劣質粉煤灰中粗顆粒較多,炭粒較多,吸水量大,在吸水的同時也吸附溶解在水中的外加劑,造成與減水劑相容性差,而且坍落度損失快。增加工地加水的風險,降低混凝土強度,增加混凝土開裂風險。


(3)游離氧化鈣超標

劣質粉煤灰中含量過多游離氧化鈣水化生成氫氧化鈣體積膨脹,不但還會造成安定性檢驗周期變長。當游離氧化鈣超標時,應特別小心,先進行試驗確定能否使用。


(4)三氧化硫超標

使用三氧化硫超標的粉煤灰,應注意其對混凝土的體積安定性和凝結時間的影響,一般會造成安定性不合格,混凝土凝結時間延長。遇到三氧化硫超標的粉煤灰應先做安定性試驗和凝結時間試驗,當然安定性和凝結時間不僅與三氧化硫的含量有關,也與所用的水泥品種有關系。


(5)顏色異常

一般粉煤灰的顏色為灰色或淺灰色,如果粉煤灰顏色偏黑、偏白、偏紅或黃褐,有可能是不良成份超標,應進一步試驗分析,慎重使用。


(6)摻有石灰石粉的粉煤灰

有部分供應商摻入石灰石粉對粉煤灰進行造假,石灰石粉遇酸反應起氣泡,檢驗時可以采取用稀冷鹽酸滴定的方法,觀察是否發生劇烈起泡,來鑒別粉煤灰是否含有石粉。但石灰巖中含有一種叫白堊石的白色、疏松的土狀巖石,主要由粉末狀的方解石組成,遇酸不起泡遇到這種情況,可以使用40倍以上放大鏡或顯微鏡觀察粉煤灰的玻璃珠體含量,若玻璃體偏少或無玻璃珠體,不規則白色發光晶體多,應檢測粉煤灰活性指數后,再決定是否使用。



(二)優質粉煤灰對混凝土的性能影響

(1)粉煤灰的摻加對混凝土工作性能的影響

首先,粉煤灰“填充效應”可以改善水泥與粉煤灰組成的二元膠凝材料體系的顆粒級配,降低降凝材料的空隙率,進而使填充在水泥顆粒間的“填充水”釋放出來,改善混凝土的工作性。其次,粉煤灰中含有大量的球形玻璃體,在混凝土中起到“滾珠、軸承”潤滑效應,減少顆粒間的摩擦力,進而改善混凝土的工作性。再次,粉煤灰的活性大大低于水泥活性,可以降低混凝土坍落度損失。此外,粉煤灰對外加劑的吸附僅僅存在表面的物理吸附,優質粉煤灰對外加劑的吸附低于水泥,混凝土中使用優質粉煤灰相當于增加外加劑用量,混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。最后,粉煤灰的密度小于水泥,等量取代水泥后,混凝土中的漿體量增加,改善混凝土的粘聚性,提高抗離析能力,減水泌水,從而改善了混凝土的工作性能,使混凝土具有更好的流動性、密實性、勻質性,便于混凝土的施工。

實踐應用過程中發現,質量優良的粉煤灰具有一定的減水作用,當摻量< 50%時,需水量減小幅度較大;而當摻量 >50%時,需水量減小幅度很小。粉煤灰有無減水性以及減水性的大小與其質量有很大的關系,因此應通過試驗確定,不宜盲目偏信。


(2)粉煤灰的摻加對混凝土力學性能的影響

由于粉煤灰自身不能進行水化反應,其只能與水泥水化產物進行二次水化,因此,用粉煤灰等量替代水泥后,早期強度將會降低,隨著二次水化的進行,中后期會達到甚至超過不摻粉煤灰的混凝土。隨著粉煤灰替代水泥量的增加,早期強度逐漸降低,當摻量小于20%左時,對混凝土7d強度影響不大;當摻量>30%時,混凝土早期強度明顯降低。但摻加粉煤灰的混凝土后期強度增長較快,而且在一定范圍內(< 50%)隨粉煤灰摻量增加而增大。在混凝土中摻入粉煤灰替代水泥時,要進行反復實驗,以確定其最佳摻量。此外,在施工中還要注意摻粉煤灰混凝土早期強度較低的特點。


(3)粉煤灰的摻加對混凝土耐久性能的影響

隨著粉煤灰混凝土的廣泛應用,其耐久性成為研究學者的重點研究對象。粉煤灰混凝土的耐久性主要包括混凝土的抗滲性、抗碳化能力、抗鋼筋銹蝕和化學侵蝕性能等。

在混凝土抗滲性方面,以粉煤灰代替部分水泥,降低水灰比或在保持水灰比不變前提下提高粉煤灰用量,可以提高混凝土的抗滲性能。

在混凝土抗碳化能力方面,粉煤灰混凝土的碳化深度值隨時間的延長而加大,其早期的碳化深度值增大較快,而碳化深度的后期增長相對較慢。隨著粉煤灰摻量的增加,粉煤灰混凝土碳化速度增加,當粉煤灰摻量高于50%時,碳化速度增加的更為迅速。所以,應控制粉煤灰的摻量,設計合理的混凝土配合比,從而提高摻粉煤灰混凝土的耐久性能。由于粉煤灰用量的增加會增加碳化深度,降低混凝土內部堿度,會誘發誘發鋼筋銹蝕,最終導致其鋼筋銹蝕程度增加,因此應控制粉煤灰的摻量,設計合理的混凝土配合比。

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