首先,粉煤灰“填充效应”可以改善水泥与粉煤灰组成的二元胶凝材料体系的颗粒级配,降低降凝材料的空隙率,进而使填充在水泥颗粒间的“填充水”释放出来,改善混凝土的工作性。其次,粉煤灰中含有大量的球形玻璃体,在混凝土中起到“滚珠、轴承”润滑效应,减少颗粒间的摩擦力,进而改善混凝土的工作性。再次,粉煤灰的活性大大低于水泥活性,可以降低混凝土坍落度损失。此外,粉煤灰对外加剂的吸附仅仅存在表面的物理吸附,优质粉煤灰对外加剂的吸附低于水泥,混凝土中使用优质粉煤灰相当于增加外加剂用量,混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。最后,粉煤灰的密度小于水泥,等量取代水泥后,混凝土中的浆体量增加,改善混凝土的粘聚性,提高抗离析能力,减水泌水,从而改善了混凝土的工作性能,使混凝土具有更好的流动性、密实性、匀质性,便于混凝土的施工。 实践应用过程中发现,质量优良的粉煤灰具有一定的减水作用,当掺量50%时,需水量减小幅度很小。粉煤灰有无减水性以及减水性的大小与其质量有很大的关系,因此应通过试验确定,不宜盲目偏信。
近年来,许多混凝土公司发现生产的混凝土出现刺鼻的氨味,而且在验收粉煤灰时进行需水量比试验也常伴有刺鼻的氨味。出现氨味的混凝土有时候还伴有凝结时间延长或涨模等现象,有的甚至因含气量过高而造成混凝土强度大幅度下降,从而导致严重的工程质量事故。上述现象出现的原因主要是混凝土中掺入的脱硝供应三级粉煤灰。脱硝作为节能减排的一项重要指标,许多燃煤电厂都增加了脱硝装置,所以近年来脱硝粉煤灰量有所增加。正常情况下的脱硝粉煤灰与传统供应三级粉煤灰没有明显的区别,应用于混凝土中也不会对混凝土性能产生较大的不利影响。但当脱硝过程出现问题,粉煤灰中含有的脱硝副产物NH4HSO4和(NH4)2SO4含量较高时,生产的混凝土就会出现凝结时间延长、产生刺激性气体、强度下降等问题。如某工程使用了掺入非正常脱硝粉煤灰的混凝土,结果混凝土出现了和易性差、凝结时间长、强度降低等问题,导致拆模后混凝土结构出现严重缺陷.
在混凝土的配制过程中,掺加粉煤灰可以节省水泥,具有一定的经济效益和生态效益。本文在研究混凝土、粉煤灰、水泥等物质基本性质的基础上,用控制变量法的思想,设计了几组实验,对比分析了不同粉煤灰掺量和细度对配制的混凝土性能的影响。(1)在供应三级粉煤灰掺量对混凝土性能的影响实验中,在其他条件都相同的情况下,取5 种掺量百分比:40%、30%、20%、10%、0%,并对它们配制的混凝土的抗压强度作对比分析,实验结果表明:粉煤灰混凝土的前期强度增长慢,后期强度提升大;适量粉煤灰的掺入会提高混凝土强度,掺量取20%为宜。供应三级粉煤灰(2)在粉煤灰细度对混凝土性能的影响实验中,在其他条件都相同的情况下,用细度分别为13.20μm、11.00μm和9.30μm的粉煤灰配制混凝土,并对它们的抗压强度作对比分析,实验结果表明:粉煤灰的细度值越小,制成的混凝土的抗压强度越大。
在蒸制粉煤灰砖发展过程中,由于国内采购不到蒸压釜以及后来为了降低投资而采用养护窑(不用蒸压釜)用普通蒸汽养护生产粉煤灰砖坯,该工艺曾一度普遍发展。由于反应温度低、水化硅酸盐产物少、结晶度不够,虽然抗压强度勉强可以满足承重墙体要求,但其干燥收缩值大,用该砖建造的建筑,建成后一段时间(一般在半年至1年内),在山墙、内承重墙及窗台下产生不同程度裂纹。最严重的发生在60、70年代的湖南株洲市粉煤灰砖混建筑的内外墙体涉及建筑物安全而拆除。因此,使整个普通蒸汽养护粉煤灰砖发展受挫,一部分企业不得不因此被迫停产。为了解决这一问题,研究决定停止发展普通蒸汽养护粉煤灰砖,改变工艺路线,在技术政策上决定大力发展高压蒸汽养护粉煤灰砖,砖的收缩大大改善,用该类砖建筑的建筑墙体及窗台下裂缝大大减少,程度大大减轻。但通过对大量建筑物调查裂缝并未从根本消除,特别是在窗台下仍生产轻微的裂缝,这说明该砖虽经蒸压,但收缩值仍未达到要求,为了比较彻底地解决粉煤灰砖墙体裂缝问题,必须通过改进配方,正确选择原材料,调整混合料级配,采用轮碾搅拌混合,加强混合料消化,提高砖坯成型压力,最好双面加压,以提高砖坯的密实度,提高蒸压养护的温度(相应饱和蒸汽压力应在10~12大气压以上),以增加水化硅酸盐产物数量和改善结晶状况,产生更多的托勃莫来石晶体,改善结晶度和晶型,使砖的抗压强度达到200 kg/cm2以上。采取上述综合措施可以进一步减少粉煤灰砖的收缩,可以比较好地解决粉煤灰墙体的裂缝问题。若采用粉煤灰、石灰与一定级配的中砂配料,经高压力压制成型和更高压力蒸汽养护也可获得较高砖强度和较低收缩值。
优质的粉煤灰掺入混凝土可明显地改善混凝土的和易性,当粉煤灰掺量大于胶材总量的5%~10%时,效果极为明显。现今在混凝土实际生产中,粉煤灰掺量往往达到20%,有的甚至高达30%,但混凝土的和易性却不尽人意。抽取原材料进行检测时,发现供应三级粉煤灰的检测结果经常不满足标准要求或者与验收时的结果相差甚远。现以某公司所用Ⅱ级粉煤灰进场及抽样常规检测结果进行对比,出现这种情况的最大原因就是粉煤灰供货厂家为谋求利益而以次充好,甚至掺假。供应三级粉煤灰进场验收时,检测结果符合要求的原因主要是检测的样品是供货厂家提前准备好的合格样品或是在易取样部位装入合格粉煤灰。有些公司由于人员配备或节省成本等原因不能做到车检或抽检,就导致许多劣质粉煤灰被用于混凝土生产中。结果不仅没有起到应有的作用,反而给混凝土的质量埋下了隐患。
有部分供应商掺入石灰石粉对粉煤灰进行造假,石灰石粉遇酸反应起气泡,检验时可以采取用稀冷盐酸滴定的方法,观察是否发生剧烈起泡,来鉴别粉煤灰是否含有石粉。但石灰岩中含有一种叫白垩石的白色、疏松的土状岩石,主要由粉末状的方解石组成,遇酸不起泡遇到这种情况,可以使用40倍以上放大镜或显微镜观察粉煤灰的玻璃珠体含量,若玻璃体偏少或无玻璃珠体,不规则白色发光晶体多,应检测粉煤灰活性指数后,再决定是否使用。