粉煤灰在混凝土中的作用主要有“形態(tài)效應(yīng)”、“火山灰效應(yīng)”和“微集料效應(yīng)”這三個(gè)方面。在混凝土中使用粉煤灰既有有利的方面,如降低水化熱,提高混凝土后期強(qiáng)度,改善混凝土和易性等等;也有不利的方面,如降低混凝土早期強(qiáng)度,養(yǎng)護(hù)時(shí)間要延長(zhǎng),抗碳化性能下降,綜合兩方面才能更好的認(rèn)識(shí)和在混凝土中使用好粉煤灰。
(一)形態(tài)效應(yīng)
粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)由粉煤灰顆粒的外觀形貌、內(nèi)外結(jié)構(gòu)、密度以及顆粒級(jí)配等物理特征的綜合效應(yīng),一般來說,粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)也可以認(rèn)為是物理效應(yīng)。粉煤的形態(tài)效應(yīng)可以改變混凝土拌合物的工作性,粉煤灰中的球形玻璃微珠顆粒,可以使?jié){體中顆粒均勻分散,降低了顆粒之間的摩擦力,增大混凝土拌合物的流動(dòng)性。這是粉煤灰正的方面,積極方面的作用,具有減水作用和使拌合物勻質(zhì)致密作用。但如果內(nèi)部含有較粗的、疏松多孔、不規(guī)則的微珠顆粒和未燃盡的碳含量較多,會(huì)導(dǎo)致粉煤灰需水量增加,混凝土拌合物工作性能降低,稱為負(fù)效應(yīng)。應(yīng)充分發(fā)揮粉煤灰形態(tài)效應(yīng)的正效應(yīng),通過一定的手段加以抑制和克服負(fù)效應(yīng)。
(二)活性效應(yīng)
粉煤灰的活性效應(yīng)是粉煤灰.重要的基本效應(yīng),在混凝土中可以起到膠凝材料的作用。粉煤灰的活性是指粉煤灰中的活性成分所產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng),其活性的高低取決于化學(xué)作用的速度、能力及其反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分性質(zhì)和玻璃體數(shù)量等因素有關(guān)。通過改善混凝土環(huán)境溫度、化學(xué)激發(fā)等方法可以增強(qiáng)粉煤灰的活性效應(yīng)。粉煤灰中的氧化硅(SiO2)和氧化鋁(Al2O3)在水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2的激發(fā)下,可以產(chǎn)生二次水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣(C-S-H)、水化鋁酸鈣(C-A-H)填充于毛細(xì)孔隙內(nèi),增強(qiáng)了混凝土的強(qiáng)度。粉煤灰的水化非常緩慢,前期基本是粉煤灰的物理填充作用起主導(dǎo),隨著齡期的增長(zhǎng)二次水化才能緩慢進(jìn)行,使用粉煤灰的混凝土具有良好的后期強(qiáng)度發(fā)展?jié)摿Α7勖夯一炷梁笃趶?qiáng)度增長(zhǎng)的提高必須依賴于混凝土養(yǎng)護(hù)溫度、濕度的持續(xù)保持。
(三)微集料效應(yīng)
粉煤灰的微集料效應(yīng)是指粉煤灰中的微細(xì)顆粒均勻分布在混凝土漿體之中,增強(qiáng)硬化漿體的結(jié)構(gòu)硬度。粉煤灰的微集料作用的優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)混凝土漿體中的粉煤灰使毛細(xì)孔隙致密,提高粉煤灰混凝土強(qiáng)度;
(2)粉煤灰中的實(shí)心和厚壁空心玻璃微珠具有很高的強(qiáng)度,可以增強(qiáng)水泥漿體的效果,玻璃微珠玻璃分散于硬化水泥漿體中,與水泥漿體的結(jié)合養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)越密實(shí)。在粉煤灰和水泥漿體界面處,粉煤灰水化凝膠的硬度大于水泥凝膠的硬度。
粉煤灰三個(gè)基本效應(yīng)是同時(shí)存在、共同發(fā)揮影響,不能簡(jiǎn)單的把三種效應(yīng)孤立開來。通常認(rèn)為,對(duì)于新拌混凝土,形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)起主要作用。而隨著水化的發(fā)展,對(duì)于硬化中混凝土和硬化混凝土性能起主要影響的是活性效應(yīng)和微集料效應(yīng)。