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粉煤灰的物理性質(zhì)及使用注意事項

粉煤灰又稱(chēng)飛灰,是由燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細粉末,一般含有百分之七十的球形玻璃體顆粒,表面光滑,其平均粒徑分布約為8~20μm,比表面積為300~600m2/kg,主要成分為SiO2與Al2O3。粉煤灰具有一定含量的玻璃微珠顆粒,這些玻璃微珠顆粒均勻分散在混凝土漿體中,起“潤滑”作用,降低顆粒之間的摩擦力,改善混凝土拌合物工作性。粉煤灰中的活性成分可以與水泥水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應,提高混凝土后期強度。

(一)粉煤灰的物理性質(zhì)

粉煤灰的物理性質(zhì)是粉煤灰品質(zhì)分級、分類(lèi)的一個(gè)重要依據,具體包括以下幾方面的內容:顏色、密度、細度、需水量比等。

(1)顏色

粉煤灰的顏色受燃燒煤的條件及化學(xué)組成的影響,粉煤灰的顏色在乳白色至銀灰色或灰黑色之間變化。通常情況下,粉煤灰顏色越淺,燒失量越小,需水量也較低。隨著(zhù)粉煤灰顏色變黑,其含炭量也隨之增加,未充分然后的碳顆粒是一種松散多孔顆??梢晕剿巴饧觿┰斐捎盟吭黾?。粉煤灰顏色可以粗略判斷其質(zhì)量好壞,生產(chǎn)實(shí)踐中遇到顏色異?,F象應加大粉煤灰質(zhì)量檢測力度,以便控制混凝土質(zhì)量。

(2)密度

粉煤灰密度是一種重要物理指標。粉煤灰的密度與其顆粒組成有關(guān),密實(shí)顆粒比重越大,密度越大。粉煤灰密度范圍在1.77~2.43g/cm3,平均密度為2.1g/cm3。

(3)細度

粉煤灰顆粒整體的粗細程度用細度指標表示,是粉煤灰一項非常重要的性能指標。一級粉煤灰的細度不大于百分之十二,二級粉煤灰的細度不大于百分之三十。但細度只是判定粉煤灰質(zhì)量的一項指標,現今市場(chǎng)上有些粉煤灰通過(guò)磨細(或加入別的物質(zhì)進(jìn)行磨細),雖然在細度上可以達到一級粉煤灰要求,但其需水量有時(shí)很大。因此,實(shí)踐中僅僅檢測細度進(jìn)行粉煤灰質(zhì)量驗收是不夠的。

粉煤灰細度對其質(zhì)量的影響主要體現在以下兩個(gè)方面。

1.影響粉煤灰的活性

粉煤灰越細,其活性成分參與火山灰反應的面積越大,反應能力越強,且反應速度越快,反應程度也越充分。在粉煤灰顆粒中粒徑小于45μm的顆粒對粉煤灰的活性起到積極作用,粒徑在10~20μm的顆粒對活性發(fā)揮十分有利,粉煤灰的火山灰活性通常與粒徑小于10μm的顆粒含量成正比,而大于45μm的顆?;钚院艿?。

2.影響粉煤灰的需水量比

粉煤灰與水泥的粒徑差異,兩者復合使用可以相互填充空隙,使兩者組成的混合體系空隙率降低,減少需水量。粉煤灰越細,填充效果越好,需水量比也就越低。大顆粒的粉煤灰往往燃燒補充分,炭顆粒是多孔的海綿狀顆粒,比表面積較大,能夠吸附大量的水,顆粒越粗,粉煤灰需水量比相對越大。

(4)需水量比

粉煤灰需水量比是指在一定流動(dòng)度(145mm~155mm)條件下,摻入一定量(百分之三十)粉煤灰的水泥膠砂的需水量與基準水泥膠砂(不摻粉煤灰)的需水量之比。實(shí)踐經(jīng)驗證明,粉煤灰需水量比在百分之一百零五時(shí),在用水量與基準混凝土相同的前提下,新拌粉煤灰混凝土的和易性有可能達到與基準混凝土的水平;需水量在百分之一百左右時(shí),摻加粉煤灰將有可能取得減水效果;而需水量在百分之九十五以下時(shí),則可以明顯減少混凝土用水量。因此,質(zhì)量?jì)?yōu)良的粉煤灰具有一定的減水性,有人稱(chēng)其為“礦物減水劑”。需水量比是衡量粉煤灰品質(zhì)的重要指標,粉煤灰需水量越低,其輔助減水效果越好,拌合物流動(dòng)性相同混凝土的水膠比相應降低,混凝土的性能就會(huì )提升。

影響粉煤灰需水量比的因素一般包括粉煤灰的細度、顆粒級配、顆粒形狀以及燒失量等。一方面粉煤灰較小(粒徑小于20μm)的顆??梢蕴畛渌囝w粒間的空隙,降低膠凝材料空隙率,相應地需要填充固體顆粒中的水量減少。另一方面粉煤灰中的球狀玻璃體具有滾珠軸承作用,可以減少漿體間的摩擦,在不增加用水量的情況下增加漿體流動(dòng)度。因此,在混凝土中使用質(zhì)量?jì)?yōu)良的粉煤灰一般不會(huì )增加用水量,除非含炭量較高。粉煤灰顆粒越細,細顆粒越多,減水效果越明顯,因此優(yōu)良I級粉煤灰的減水率為百分之十左右;部分II級粉煤灰也具有減水作用,但減水率較小,約百分之五左右;III級粉煤灰不但沒(méi)有減水作用,還會(huì )增加混凝土用水量。

用機械粉磨粉方法雖然可以提高粉煤灰的細度,但通常很難降低粉煤灰的需水量。首先,機械粉磨作用不能削弱粉煤灰中炭力的吸附性,相反由于顆粒減小,反而增強了炭粒對水的吸附性。其次,機械粉磨作用破壞了粉煤灰的球形顆粒形狀,使其變成帶有棱角碎塊狀,失去了球形可以的滾珠軸承潤滑作用。再者,機械粉磨作用加大了粉煤灰的比表面積,從而使粉煤灰表面需水量增加。盡管機械粉磨作用使粉煤灰顆粒減小,增強其填充效應,但上述原因形成的負面效應抵消了填充效應的正面效應,使得機械粉磨的綜合作用并不能達到降低粉煤灰需水量比的效果。

(5)活性

粉煤灰的活性(又稱(chēng)之為火山灰效應)是指粉煤灰中含有活性氧化硅(Si5O2)和活性氧化鋁(Al2O3)等在水泥的堿性水化產(chǎn)物Ca(OH)2激發(fā)下與之產(chǎn)生二次水化反應生成水化硅酸鈣(C-S-H)、水化鋁酸鈣(C-A-H)等具有水硬性特點(diǎn)的物質(zhì),并填充于毛細孔隙內,增強了混凝土的強度。粉煤灰的活性效應是粉煤灰重要的基本效應,粉煤灰活性作用不僅與其結構形態(tài)、化學(xué)成分有關(guān),還與玻璃體有關(guān)。由于粉煤灰是利用水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應,用粉煤灰等量取代水泥易造成早期強度降低,使用時(shí)應注意采取措施。粉煤灰等量取代水泥,隨著(zhù)粉煤灰比例用量的增加,水泥的用量相對減少,水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2隨粉煤灰摻量的增加而減少,粉煤灰中的活性二氧化硅、氧化鋁跟水化反應生成的Ca(OH)2作用生成的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的速度和數量都相應的減少,導致混凝土早期強度增長(cháng)慢。有試驗表明,百分之十的粉煤灰3d的早期抗壓強度相對于空白組分別下降了百分之十四點(diǎn)六,百分之二十的粉煤灰3d的早期抗壓強度下降了百分之二十九點(diǎn)三,百分之三十摻量的粉煤灰3d的早期抗壓強度下降了百分之三十三點(diǎn)一,摻量越高,混凝土早期強度下降的越多。

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