粉煤灰對再生混凝土性能影響的研究分析

馮曉琴

摘 要：文章將以粉煤灰特點和作用機理出發(fā)，分析和總結(jié)再生混凝土骨料中的粉煤灰作用，改善其性能，提高整體強度并改變耐久性，文章進行深入研究以發(fā)揮粉煤灰技術(shù)的作用。

關(guān)鍵詞：粉煤灰;再生混凝土;性能影響;研究現(xiàn)狀

中圖分類號：TU528.04 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）05-001-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.05.001

眾所周知，粉煤灰有粒性特征，在和水泥熟料等礦物質(zhì)的拌合中，能夠出現(xiàn)共同反應(yīng)。混凝土當中摻入活性細摻料，也就是粉煤灰。粉煤灰屬于再生資源。在混凝土中，粉煤灰是礦物外摻料。其作用機理是，火山灰的活性效應(yīng)、形態(tài)減水效應(yīng)、微骨料效應(yīng)。文章將展開粉煤灰特性、作用機理研究，分析摻雜粉煤灰對再生混凝土的耐久性、強度、工作性、骨料的影響，提出研究問題和待解決問題，推動技術(shù)發(fā)展。

1 再生骨料的物理性能影響分析

破碎分級過程中，再生骨料會有裂縫和孔隙。相比天然骨料，再生骨料密度小、壓碎指標值大、吸水多、孔隙率大[1]。所以，再生骨料不論是工作性能，還是混凝土強度，都比混凝土差。提高再生骨料混凝土技術(shù)效果的方法包括三種手段，分別是濕處理、化學強化、物理強化。

粉煤灰骨料強化屬于化學強化法，使用水泥外摻1級粉煤灰漿液，浸泡以后出現(xiàn)再生骨料。填充骨料內(nèi)部裂紋和孔隙，達到規(guī)定標準。

水泥外摻粉煤灰漿液再生骨料以后，再生骨料的許多性能都在提高。這意味著，漿液可以填充到粗骨料的內(nèi)部孔隙中，將破碎微裂紋粘合到一起。使用這樣的方法，能夠有效提高再生骨料的后期強度。

2 再生混凝土的工作性能影響分析

使用廢棄的混凝土碎塊獲得再生骨料，通過研磨方式，去掉和剝離表面水泥砂漿。當然，此時仍有一些砂漿無法剝離，并且吸收了很多水分。此時的再生粗骨料，吸水率超過了天然粗骨料[2]。骨料如圖1所示。

對同配比普通混凝土、再生混凝土來說，再生混凝土塌落度并不高，有著很好的保水性、粘聚性。使用適量優(yōu)質(zhì)粉煤灰替代水泥，之后混凝土泵送和振搗中，就能降低內(nèi)部的球形玻璃體內(nèi)摩擦力，獲得很好的潤滑效果，保障混凝土泵送效果，改善混凝土性能。使用粉煤灰，可以彌補細骨料細屑的不足，并且能夠截斷漿體連續(xù)泌水通道，防止泌水和離析，提高混凝土的保水性與粘聚性。

3 再生混凝土的強度影響分析

通常情況下，再生混凝土強度弱于普通混凝土。早期強度有著較大的差距，后期則不會出現(xiàn)很大的差距。之所以會有這一問題，是因為再生骨料有著較高的孔隙率，內(nèi)部有多個薄弱部分，分別是骨料和舊砂漿的截面、新舊砂漿截面、骨料新砂漿截面。剛開始，混凝土齡期低時，因為此時才開始水化，所以沒有充分的水化產(chǎn)物，所以強度不足。在水化程度提高、齡期延長中，水化物開始充滿孔隙，使區(qū)域變得更結(jié)實，以提高強度。

粉煤灰在再生混凝土中的使用，能夠顯著提高強度，齡期增長的同時，效果越來越明顯[3]。摻雜適量粉煤灰，能夠提高混凝土抗壓強度。抗壓強度在粉煤灰摻量增加的同時一起提高。不過到了最大值以后，再次添加粉煤灰則會降低抗壓強度。不同配合比、組分再生混凝土粉煤灰參量峰值不同，使用量和原料構(gòu)成都會影響到抗壓強度。水泥外摻粉煤灰原漿能夠有效提高再生骨料強度，尤其是后期強度。

4 再生混凝土的耐久性影響分析

首先是抗硫酸鹽的侵蝕。硫酸鹽侵蝕包括兩種情況，分別是物理侵蝕與化學侵蝕。化學侵蝕指的是碳硫硅鈣石、石膏侵蝕、鈣礬石侵蝕。物理侵蝕為無水芒硝、無水硫酸鈉、硫酸鹽結(jié)晶風化等。常見的硫酸鹽侵蝕屬于鈣礬石腐蝕，是膨脹腐蝕的一種。侵蝕地質(zhì)水中的SO42-在濃度達到一定值以后，就會侵蝕混凝土。再生骨料具有很高的吸水率與孔隙率。再生混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性稍弱于普通的混凝土[4]。抗硫酸鹽水泥是特種水泥的一種，造價高、生產(chǎn)量不足。硫酸鹽侵蝕問題可以選擇摻雜粉煤灰的方式，使混凝土具有抗硫酸鹽侵蝕的能力。

粉煤灰本身屬于活性火山灰混合料，其構(gòu)成成分是CaO、Fe2O3、Al2O3、SO2及沒有燃燒的碳。粉煤灰如圖2所示。

粉煤灰性能優(yōu)良與否，關(guān)系到最后的混凝土使用效果。加入優(yōu)質(zhì)粉煤灰后，混凝土細化孔得到明顯優(yōu)化。毛細管與內(nèi)部毛孔不會有通道出現(xiàn)，提高了混凝土的抗侵蝕效果并降低了其滲透性。

工程中使用的粉煤灰是圓球狀顆粒，將其用到混凝土中，可以讓混凝土擁有潤滑效果，改善混凝土和易性與干縮問題，使后期強度得以提高，強化抗硫酸鹽水平與抗?jié)B能力。粉煤灰細度在混凝土強度中的影響表現(xiàn)如圖3所示。

其次是抗堿集料。對于混凝土來說，堿集料反應(yīng)屬于耐久性重要指標。混凝土堿活性集料與堿發(fā)生反應(yīng)后，混凝土內(nèi)部就會膨脹并開裂，具有非常嚴重的危害。優(yōu)質(zhì)粉煤灰能夠抑制堿硅酸鹽反應(yīng)，尤其是底蓋粉煤灰。添加適量粉煤灰就能控制堿集料問題。粉煤灰具有非常好的堿骨料抑制效果，遠超同摻雜量磨細礦渣粉。

此外是抗碳化和鋼筋銹蝕。混凝土會被空氣CO2侵蝕并在內(nèi)部擴散，結(jié)果降低了混凝土的孔溶液pH值，產(chǎn)生了碳化現(xiàn)象。如果混凝土pH小于10，則純化膜會受到影響被破壞，導致鋼筋銹蝕現(xiàn)象。如果體積膨脹了2.5倍，則混凝土和鋼筋粘結(jié)力大幅下降，甚至會出現(xiàn)混凝土開裂、鋼筋面積缺失、混凝土保護層開始脫落等現(xiàn)象。以上都會對整體耐久性造成影響，引起碳化，產(chǎn)生影響的因素源自于：減少水泥用量，水化產(chǎn)物Ca（OH）2開始減少。粉煤灰活性Al2O3及SiO2水泥水化期間，會有Ca（OH）2出現(xiàn)并生成低堿性水化產(chǎn)物，降低混凝土的抗碳能力，加快碳化速度。尤其是早期結(jié)構(gòu)，粉煤灰水泥結(jié)構(gòu)此時疏松，更容易出現(xiàn)這種情況。添加適量優(yōu)質(zhì)粉煤灰，能夠提高水化程度，使水化物充滿孔隙，提高混凝土的抗碳性與密實度。粉煤灰再生混凝土，一開始沒有很好的抗碳性。齡期增加中，火山灰反應(yīng)，出現(xiàn)致密水化物，改善混凝土結(jié)構(gòu)，使混凝土擁有更高的密實度，提高不透水效果與抗碳化能力。再生混凝土具有很高的孔隙率，沒有很好的抗?jié)B性。所以，再生混凝土抗碳化能力比普通混凝土差。粉煤灰混凝土抗碳性在粉煤灰摻雜量增加的同時不斷降低，低于普通混凝土抗碳化水平[5]。控制粉煤灰混凝土的水膠比，加入適量外加劑，并通過認真養(yǎng)護，就能提高混凝土抗碳化水平。一般來說，35%的摻雜量能夠讓混凝土獲得更好的使用效果。

最后是抗凍性。早期的粉煤灰再生混凝土具有比普通混凝土更粗大的孔洞。摻雜量增加，抗凍性較差，早期下降幅度會越來越大，在齡期增加時，下降幅度將會降低。粉煤灰混凝土凍融循環(huán)性能影響明顯，對其力學影響較大。摻雜10%～30%粉煤灰，就會使混凝土的抗壓強度大幅下降。所以，對于需要抗凍的混凝土，可以摻雜的粉煤灰一般在30%以內(nèi)，能夠有效減少冰凍作用帶給混凝土的損害。高抗凍融混凝土加入粉煤灰，能夠使混凝土獲得非常好的抗凍性能。

5 結(jié)語

粉煤灰礦物組成、理化性質(zhì)和爐型不同、煤種不同、排放方式、燃燒方式有關(guān)。近年來，國內(nèi)電力工業(yè)的發(fā)展，使得粉煤灰的排放量大幅增加，可是優(yōu)質(zhì)的灰卻越來越少。低等級灰的活化處理，能夠變廢為寶、發(fā)揮潛在活性，對新型建筑料的開發(fā)十分重要。混凝土中加入適量粉煤灰，能夠提高再生混凝土工作性，讓混凝土獲得更大的強度，獲得良好的鋼筋銹蝕、碳化抗性，提高整體硫酸鹽抗侵蝕效果與抗凍融效果。增強再生骨料，粉煤灰細度和增強效果有關(guān)。加入適量粉煤灰能夠降低混凝土的早期強度，摻雜適量早強劑和減水劑可以獲得很好的效果。

參考文獻

[1] 李潔文，馬凌宇，李桂芹.粉煤灰和礦粉對混凝土力學與耐久性能的影響研究[J].當代化工，2020，50（3）：545-548.

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[3] 于巧娣，李燦華，徐文珍，等.赤泥—粉煤灰燒結(jié)磚抗壓強度影響因素分析研究[J].新型建筑材料，2020，48（3）：29-31.

[4] 蘇彩麗，邢曉飛.粉煤灰對再生混凝土力學性能影響的試驗研究[J].散裝水泥，2020（5）：99-100.

[5] 李文凱.鋼渣對粉煤灰再生混凝土力學性能的影響研究[J].粉煤灰綜合利用，2020，34（3）：41-44.