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。
采用45um方孔筛做筛析试验,劣质粉煤灰的细度通常在30%以上的粉煤灰。粉煤灰中粗颗粒较多,海绵体多,含炭量高,“两多一高”使粉煤灰的填充效应下降,吸水性和吸附外加剂能力增加,混凝土工作性能明显变差,28d活性也会随之下降。在加上玻璃体微珠少,起不到“滚珠轴承”润滑作用。
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。
烧结粉煤灰陶粒是一种性能很好的轻骨料,它可用于桥梁、建筑承重构件、框架结构用混凝土等,在有条件的地方应大力发展,这项技术和产品在国内外都已成熟。我国天津硅酸盐制品厂的烧结粉煤灰陶粒,英国与荷兰的“莱泰克”烧结粉煤灰陶粒皆属此类。因“莱泰克”技术对所用粉煤灰性能要求比较高,其粉煤灰中小于45 μ的颗粒含量要求高于55 %,此时在造粒成球过程中不需加入任何粘结剂,如粘土。只是在粉煤灰中含碳不足时,添加不超过5 %的煤粉。我国的粉煤灰极少能满足这些要求,若经过分选也有可能满足。一般在生产时需加入一定数量的粘土(或膨润土)做粘结剂。但增加一种原料,就要增加一个系统,并相应增加投资。目前在工艺上用烧结机焙烧比较成功。因为通过成球盘成型的粉煤灰颗粒,静置于烧结机上,在整个过程中成型的颗粒不滚动随烧结机履带移动而经过预热烧成、冷却最终烧成有相当强度的轻骨料。现在用回转窑烧成的不多,因回转窑烧成其料粒要在转动的窑体内滚动,如料粒没有足够的粘结强度,在滚动中将破碎并产生大量粉尘。不过国内一些研究者,正在探索用回转窑烧制粉煤灰陶粒的工艺。
由于粉煤灰超细粉的颗粒粒径较小(最小粒径仅为不到1.0μm),可以非常好的填充水泥颗粒之间的空隙,置换出水泥颗粒空隙里面的自由水,从而使得拌合物中的自由水含量增加,黏度降低,和易性变好。供应二级粉煤灰但当超细粉颗粒填满水泥颗粒之间的空隙后,多余的超细粉反而会吸附拌合物中的自由水,导致拌合物的黏度开始增大。供应二级粉煤灰这时,就要根据各家的材料特点,进行胶凝材料和砂率的反复调整,比如在强度富余系数仍然完全满足的情况下可以把水泥用量再适当降低,即降低胶凝材料用量;或适当掺用粗砂,或提高石子用量,降低砂率。在实际使用过程中,根据各家使用的材料特性不断摸索调整,这样便能找到各家施工泵送状态、生产成本以及商砼强度三者间的最佳结合点!