论粉煤灰烧失量对混凝土工作性能的影响

一、概述

由于我国电力工业的发展，燃煤电厂的排放的粉煤灰量逐年增加，粉煤灰成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，任意排放就会产生扬尘，对大气环境造成污染；若排入河流会造成河道堵塞，而其中的有毒化学物质进入水中和土壤中还会对人体和生物及生态环境造成严重的危害。随着生态环境形势的日益严峻，在一些工业的生产中合理加入工业废渣，进行综合利用，成为人们研究的课题。人们发现粉煤灰作为工业废弃物，不仅可以用于水泥及水泥制品的生产中，还可以优化这些工业产品的部分性能。如今粉煤灰已成为混凝土中十分重要的一种掺合料，在混凝土生产中应用极为普遍，在混凝土中加入优质的粉煤灰能明显改善混凝土的工作性、力学性能和耐久性等。

1.粉煤灰的主要成份和优点

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，它的主要成份为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO等，作为燃煤电厂的副产品，量大且来源稳定，稍微进行加工粉磨或分选即可应用于水泥及水泥制品中。

粉煤灰的质量控制主要有细度、需水量比、烧失量、安定性、三氧化硫等。烧失量又称灼减量，是指坯料在烧成过程中所排出的结晶水，碳酸盐分解出的CO2，硫酸盐分解出的SO2，以及有机杂质被排除后物量的损失。所以烧失量越高，其体积稳定性就越差。

粉煤灰应用于混凝土中主要有以下优点：降低混凝土的生产成本；改善新拌混凝土的工作性能（流动性、粘聚性和保水性），使混凝土拌和料易于泵送、浇筑成型，并且可以减少混凝土的坍落度经时损失；改善混凝土的长期性能（耐久性、耐磨性）；与外加剂叠加效应，使减水效果更加明显；减少混凝土中的水泥用量，降低混凝土的水化热等。

2.粉煤灰烧失量在混凝土中的质量要求

在混凝土配合比中，粉煤灰作为混凝土胶凝材料中的一种，可以等量或超量取代部分水泥，其各项技术指标对混凝土都将产生不同的影响。因此对粉煤灰的细度、烧失量、需水量比、三氧化硫、游离氧化钙、定定性、强度活性指数等技术指标在国家标准中都给出了非常明确的要求。在混凝土生产中，应用最广泛的是Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰。在《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）标准中对粉煤灰烧失量的技术要求为：Ⅰ级：烧失量不大于5.0%；Ⅱ级：烧失量不大于8.0%；Ⅲ级：烧失量不大于15.0%。但在混凝土实际生产应用过程中，Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰应用比较多。

二、试验所用材料及试验方法

1试验所用原材料

原材料如下：

①水泥：本试验采用的水泥是天瑞集团禹州水泥有限公司生产的天瑞牌P.O42.5级水泥,其技术指标符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175-2007)标准规定中普通硅酸盐水泥的标准；

②粉煤灰：本试验所用粉煤灰为登封华润电厂生产的II级粉煤灰，其技术指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）标准中规定的II级粉煤灰的要求。其技术指标如表1：

③细骨料：鲁山中砂，细度模数为2.6，II区级配；符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-2006）标准中规定的中砂标准要求；

④粗骨料：禹州5-25mm连续级配碎石；符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ52-2006）标准中规定的5-25mm连续级配碎石标准要求；

⑤水：地下深井水；符合《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-2006）标准规定中混凝土拌合用水的要求；

⑥减水剂：河南科之杰高效减水剂，减水率19.5%；符合《混凝土外加剂》（GB8076-2008）标准中规定的高效减水剂的标准要求；

2试验方法

试验用配合比中各原材料比例为水泥：水：砂：石：粉煤灰：减水剂=1：0.6：2.52：3.26：0.29：0.026。试验结果如表2：

三、试验结果与分析

通过表2可以看出，随着粉煤灰烧失量的增大，混凝土初始扩展度相应减小，混凝土流动性变差；1h后混凝土扩展度的损失随着烧失量的增大而逐渐变大。

由此根据实验结果，得出以下结论：

①相同配合比、原材料条件下，随着粉煤灰烧失量的增大，混凝土的工作性越差，流动性越差。

②相同配合比、原材料条件下，粉煤灰的烧失量越大，混凝土的扩展度的经时损失越大。

③粉煤灰的烧失量在4.0%以下时，相同配合比、原材料混凝土的初始工作性能比较好，流动性较好，并且混凝土扩展度的经时损失也不大。

④相同配合比、相同原材料条件下，当粉煤灰的烧失量达到7.0%时，混凝土的扩展度已不能满足高流动性混凝土的要求。而高烧失量的煤灰由于未燃烬成份较多，体积不稳定，后期也必然增加混凝土的收缩，增大混凝土开裂的风险。

因此混凝土要达到理想的工作性能，掺入粉煤灰的烧失量必须严格控制，否则必然影响混凝土的工作性能，从而影响到混凝土的可泵性、力学性能及耐久性能等。

由于粉煤灰细度、需水量比、烧失量等各项指标的不同，均会对混凝土的各项性能（如工作性能、力学性能、耐久性能等）产生不同的影响，因此对粉煤灰的研究应用是一个系统的工程，本文仅从粉煤灰烧失量这一个性能指标对混凝土的工作性能这一个方面进行了试验，得出了结论。当然在粉煤灰的应用过程中，要兼顾粉煤灰的各项技术指标，并要深入了解各项指标对混凝土不同性能的影响，从而才能达到对粉煤灰的合理正确的应用。

参考文献

[1]黄兆龙，湛渊源.粉煤灰烧失量及材料配合比对砼工程性质的影响.粉煤灰综合利用，2003.1

[2]张超.粉煤灰对混凝土早期工作性能的影响分析.科学与财富2010.10