摘 要：介紹了大摻量粉煤灰混凝土(HVFAC)發(fā)展的意義、機理，對其和易性、凝結時間、水化熱、耐腐蝕性、強度性能和抗碳化等主要性能進行了闡述，并對研究中存在的問題進行了分析，最后對摻量粉煤灰混凝土的應用前景進行了展望。

　　關鍵詞：粉煤灰，混凝土，和易性，水化熱

　　中圖分類號：TU528．2                文獻標識碼：A

　　0 引言

　　粉煤灰是一種工業(yè)廢料，從粉煤灰的組成和微觀結構來看，又是一種具有潛在火山灰活性的物質，能為建材工業(yè)所用。雖然目前，我國粉煤灰在建材工業(yè)中已得到部分的應用，但是還只能處理部分粉煤灰，且利用水平低 沒有充分發(fā)揮粉煤灰的火山灰活性。如果能用粉煤灰取代部分水泥熟料，不僅可以減少水泥熟料生產量，減少生產水泥對資源的消耗和CO2排放量，且提高了粉煤灰的利用率及利用水平。通過粉煤灰的二次反應，改善水泥的性能，提高混凝土的性能。因此，如何在水泥生產中大量利用粉煤灰是亟待解決的重要課題。

　　從開發(fā)大摻量粉煤灰混凝土(High Volume F1y Ash Concrete，簡稱 HVFAC)的意義來看，它將高性能混凝土、大摻量粉煤灰混凝土和環(huán)保型低水泥用量混凝土的概念加以有機地結合，對于拓 展三者的涵義，走新型建材、綠色建材的道路，具有指導意義。關于大摻量的范圍，通常認為，以純水泥混凝土的水泥用量的百分數(shù)計，在30%以上即為大摻量粉煤灰混凝土，當然 在摻用粉煤灰的同時，水泥用量也減少幾乎相同的數(shù)量。

　　1  HVFAC的性能研究現(xiàn)狀

　　1.1  HⅥ AC的機理研究

　　將具有活性的粉煤灰摻人到混凝土當中，粉煤灰中含有的活性SiO2、Al2O3與水泥水化產物 Ca(OH)2會發(fā)生顯著的水化反應，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣膠體，既可改善早期水泥的水化條件，提高混凝土的工作性，改善水泥與外加劑的相容性，降低水化熱；也可填充空隙，提高混凝土的密實度，提高混凝土的強度和耐久性[1]，但當粉煤灰摻量過大時，由于Ca(OH)2消耗過大，混凝土中相對堿度下降，導致鋼筋銹蝕，碳化深度加大，混凝土耐久性下降。因此，適當提高 HVFAC的相對堿度意義重大。故可滲入石灰或硫酸鈉來提高水泥的含堿量[2]。

　　1.2 HVFAC的主要性能

　　1)和易性。當粉煤灰摻到混凝土中時，可以明顯地改善混凝土拌合物的和易性，這是因為：

　　a．粉煤灰由大小不等的球狀玻璃體組成，表面致密光滑，在混凝土中可以起到滾珠效應。

　　b．新拌混凝土拌合物的水泥顆粒易聚集成團，摻人粉煤灰，由于表面電負性作用，可以有效地分散水泥顆粒，釋放更多的漿體來包裹骨料顆粒。

　　c．能降低用水量 ，使混凝土的水灰比降低到更低水平減少混凝土拌合物的離析和泌水。HVFAC的和易性與粉煤灰質量、外加劑品種及摻量等有關。

　　2)凝結時間。粉煤灰的摻量對水泥漿體 的凝結時間有明顯的延緩作用，并且凝結時間隨著粉煤灰摻量的增加而延長，在摻有減水劑的水泥漿體中，這種現(xiàn)象更為顯著。而粉煤灰的細度對水泥漿體的凝結時間沒有明顯的延緩作用，但對標準稠度用水量有很大的影響。摻磨細灰漿體 的凝結時間比摻原狀灰的凝結時間略短，但磨細程度對這種縮短效應有影響，當磨細至一定程度后，凝結時間反而較摻原狀灰的水泥漿體略有延長[4]。

　　3)水化熱。由于 HVFAC含有大量粉煤灰，而相應的單方水泥用量的減少，水化產生的熱量少。因此 HVFAC的自生溫升要比硅酸鹽水泥混凝土低得多。從而避免了混凝土內外形成明顯的溫差，導致混凝土內外層變形不一致，產生溫度應力，而導致產生裂縫。對混凝土的整體性 、耐久性乃至安全性都具有良好的效果。同時可摻人緩凝外加劑，這種方法已成功地應用到實際工程中。

　　4)耐腐蝕性。大摻量粉煤灰混凝土，由于粉煤灰降低了混凝土的孔隙率，使孔細化，提高了混凝土的密實度，其抗?jié)B 、抗硫酸鹽侵蝕和抗 Cl-侵蝕耐久性能比純硅酸鹽水泥混凝土提高；由于對堿的稀釋和吸收作用，降低了有效堿含量，即孔洞溶液中的堿濃度、堿骨料反應得到抑制。由于粉煤灰二次水化反應較慢 ，混凝土整體水化過程較長，水化程度降低，導致可結冰水較多，大摻量粉煤灰混凝土的抗凍性較差；由于二次水化反應使堿儲備和堿度降低而導致混凝土抗碳化和抗熔出侵蝕能力大幅度下降，由碳化引起 的鋼筋銹蝕加快。

　　5)強度性能。粉煤灰摻入水泥混凝土中的作用效應早期是物理填充微集料效應，這種微集料效應表現(xiàn)為抗壓、抗折強度與粉煤灰摻量成反比，即粉煤灰摻量越 大，早期抗壓 、抗折強度越低；后期因粉煤灰中SiO2和Al2O3含量大，同水泥水化釋放出的Ca(OH)2作用形成不溶、安全的CaSiO2，提高了強度，即粉煤灰的活化效應促進混凝土的抗壓、抗折強度 的提高，特別是抗折強度的提高。粉煤灰混凝土中，水泥用量減少，則砂率降低，有利于水泥漿對骨料界面的包裹，改善了水泥漿與骨料界面的結合強度，這也就是粉煤灰混凝土后期抗折強度提高的機理的主要點。而微集料效應，當粉煤灰活化作用開始后，粉煤灰的微細顆粒均勻分布于水泥漿體中，對骨料界面的包裹比單純水泥漿體更好，結合強度更高，因此，抗折強度更高，改善了混凝土的脆性。但是單一的HVFAC早期強度很低，所以HVFAC技術宜結合激發(fā)劑共同使用，在摻加 HD-EA型活性激發(fā)劑后，可有效地改善早期強度低的不足；HVFAC后期強度持續(xù)增長，在有 HD-EA存在時，后期強度明顯高于普通 HVFAC，一般都達到 200%以上，HVFAC的強度發(fā)展與高效減水劑的關系更密切，在測試的各個齡期，摻入高效減水劑的 HVFAC強度都顯著高于不摻高效減水劑的 HVFAC，HD-EA對 HVFAC強度貢獻的最佳摻人量為 3%。摻人量過大時，會對 HVFAC后期強度的增長起負作用。

　　6)抗碳化性能。水泥品種、水灰比、粉煤灰摻量對粉煤灰混凝土強度有一定影響。水膠比、粉煤灰摻量越犬，粉煤灰混凝土強度越低 。粉煤灰混凝土的碳化深度隨時間的延長而加深。早期的碳化深度增長較快 ，粉煤灰摻量達 50%時，按標準試驗測得的混凝土 28 d碳化深度為零，而后期增長相對較快?；炷恋目固蓟阅茈S粉煤灰摻量的上升而下降，摻量在 20%～30%時下降趨勢相對緩慢 ，超過 50%時下降趨勢大大增加。

　　2 存在問題與建議

　　目前推廣 HVFAC仍存在的一些問題，如 HVFAC的抗碳化能力 、規(guī)范施工，保證質量等。對于 HVFAC以 28 d抗壓強度作為質量評定指標顯然不合適，粉煤灰混凝土的早期強度低，所以和普通混凝土一樣以28 d抗壓強度作為評定指標顯然不合適，應考慮采用齡期更長的強度指標作為VFAC的衡量標準。粉煤灰混凝土在國內還處于科研探索的初級階段，要使其有充分的發(fā)展，科研部門必須制定嚴格的、可操作的相關技術規(guī)范以指導工程實踐。

　　3 展望

　　任何新技術、新材料的發(fā)展，都需要經歷漫長的反復的過程隨著高層建筑、大型拱壩建筑、大跨度橋梁以及海洋工程結構的發(fā)展，混凝土的強度等級不斷升高，大體積混凝土高水泥用量所產生的熱裂危險以及體積不穩(wěn)定性等副作用也隨之被充分認識對于 HVFAC的發(fā)展應該是一個難得的機遇。大摻量粉煤灰凝土在未來的建筑工程 中，具有極好的應用前景。

　　配制大摻量粉煤灰混凝土，同時加入適 當?shù)耐饧觿?，可大大提高混凝土的性能。在粉煤灰摻入量比較大時，仍可配制出性能優(yōu)越的高性能建筑砂漿。這對于大量利用粉煤灰、消除污染、保護環(huán)境、降低材料成本均具有積極的意義。隨著 HVFAC的繼續(xù)發(fā)展，HVFAC的性能將得到進一步的完善，人們對 HVFAC的認識也將更加的深入。相信在市場經濟的推動下，應用大摻量粉煤灰混凝土將會給建筑行業(yè)帶來 巨大的沖擊 。不僅有利于混凝土業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，同時這也是使水泥與混凝土工業(yè)符合國際社會對環(huán)境保護呼聲 日高的發(fā)展趨勢的必然途徑。

　　參考文獻：

　　[1]吳正直．粉煤灰房建材料的開發(fā)與應用[M]．北京：中國建材工業(yè)出版社．2003．1．

　　[2]孟志良，吳仲兵，錢覺時，大摻量粉煤灰混凝土的孔隙液相堿度[J]．重慶建筑大學學報，1999(1)：24~27．

　　[3]陳 瑜，周士瓊．大摻量粉煤灰高性能混凝土的應用[J]．四川建筑，1999(11)：41~43．

　　[4]張 日華，張戰(zhàn)營．大摻量粉煤灰特種水泥的研制[J]．粉煤灰2003，15(6)：39~41．