1.5 粉煤灰在混凝土中的基本效應
粉煤灰在水泥混凝土中主要有三個基本效應,即形態效應、火山灰效應和微集料效應。控制這三個效應向有利方向發展,即可利廢為寶、改善混凝土的性能。
(1) 形態效應
粉煤灰的形態效應,主要是指粉煤灰的顆粒形貌、粗細、表面粗糙程度等特征在混凝土中的效應。粉煤灰微珠顆粒可以起到滾珠的作用,降低混凝土拌和的內摩擦力而提高流動性。粉煤灰的密度小于水泥,因而等量替代后可增加漿體的體積,從而改善對粗細集料的潤滑程度,也有利于提高混凝土拌合物的流動性。此外,還可以提高混凝土的勻質性、粘聚性和保水性。
劣質粉煤灰由于含有較多不規則的多孔顆粒和未燃盡的碳,而導致需水量增加和保水性變差,對混凝土帶來負面效應。
(2)火山灰效應(活性效應)
粉煤灰屬于活性礦物摻合料。粉煤灰中含有的玻璃態的氧化硅和氧化鋁屬于活性氧化硅和活性氧化鋁,它們可以與水泥水化生成的氫氧化鈣和水發生水化反應(該水化反應亦稱二次反應),生成具有水硬性特點的水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等,并填充于毛細孔隙內。這些水化產物同樣具有強度,特別是水化硅酸鈣,該水化反應在28d時較弱,特別是在7d以內,而在28d以后逐步明顯。粉煤灰的細度越大,即顆粒越小,活性越高,水化反應能力越高;溫度越高水化反應能力越強,強度增長越快。當溫度低于5時該水化反應基本停止,強度發展緩慢.
火山灰效應可以提高混凝土以后的強度,以后的強度要高于不摻粉煤灰的混凝土,且齡期越長該差異越大。因而對早期承載能力要求不大的工程可利用其60d、90d、180d時的強度。
(3) 微集料效應
粉煤灰微珠具有極高的強度,其填充在水泥顆粒間的空隙,既減少了毛細孔隙,又起到了微骨架作用。隨水化的不斷進行,粉煤灰的水化產物與未水化的粉煤灰內核的粘結力不斷提高,這也有利于提高粉煤灰的微集料效應。
除上述三個基本效應外,粉煤灰還有許多其它效應,如免疫效應(抑制堿集料反應效應、提高耐腐蝕性效應等)、減熱效應(降溫升效應)、泵送效應等,不過這些效應都離不開上述三個基本效應。