(一)劣質(zhì)粉煤灰的特點(diǎn)
粉煤灰作為一種十分常見的礦物摻合料,其質(zhì)量差別很大,經(jīng)常有劣質(zhì)粉煤灰混入,給生產(chǎn)和質(zhì)量控制帶來麻煩。這里所說的劣質(zhì)粉煤灰主要包括分Ⅲ級灰和統(tǒng)灰以及假灰和不適合商品混凝土使用的粉煤灰。這些劣質(zhì)粉煤灰的主要特點(diǎn)是:玻璃珠體少,需水量大,使用后易造成混凝土泌水或滯后泌水,不但不能改善混凝土和易性,反而降低混凝土的工作性能。此外,劣質(zhì)粉煤灰的使用易導(dǎo)致混凝土28d強(qiáng)度不足,后期強(qiáng)度增長低,造成混凝土工程質(zhì)量不合格。
(1)細(xì)度超標(biāo)
采用45um方孔篩做篩析試驗(yàn),劣質(zhì)粉煤灰的細(xì)度通常在30%以上的粉煤灰。粉煤灰中粗顆粒較多,海綿體多,含炭量高,即“兩多一高”使粉煤灰的填充效應(yīng)下降,吸水性和吸附外加劑能力增加,混凝土工作性能明顯變差,28d活性也會隨之下降。在加上玻璃體微珠少,起不到“滾珠軸承”潤滑作用。
(2)燒失量超標(biāo)
劣質(zhì)粉煤灰的燒失量較高,顏色相對較黑,有的呈褐色。劣質(zhì)粉煤灰中粗顆粒較多,炭粒較多,吸水量大,在吸水的同時(shí)也吸附溶解在水中的外加劑,造成與減水劑相容性差,而且坍落度損失快。增加工地加水的風(fēng)險(xiǎn),降低混凝土強(qiáng)度,增加混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。
(3)游離氧化鈣超標(biāo)
劣質(zhì)粉煤灰中含量過多游離氧化鈣水化生成氫氧化鈣體積膨脹,不但還會造成安定性檢驗(yàn)周期變長。當(dāng)游離氧化鈣超標(biāo)時(shí),應(yīng)特別小心,先進(jìn)行試驗(yàn)確定能否使用。
(4)三氧化硫超標(biāo)
使用三氧化硫超標(biāo)的粉煤灰,應(yīng)注意其對混凝土的體積安定性和凝結(jié)時(shí)間的影響,一般會造成安定性不合格,混凝土凝結(jié)時(shí)間延長。遇到三氧化硫超標(biāo)的粉煤灰應(yīng)先做安定性試驗(yàn)和凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn),當(dāng)然安定性和凝結(jié)時(shí)間不僅與三氧化硫的含量有關(guān),也與所用的水泥品種有關(guān)系。
(5)顏色異常
一般粉煤灰的顏色為灰色或淺灰色,如果粉煤灰顏色偏黑、偏白、偏紅或黃褐,有可能是不良成份超標(biāo),應(yīng)進(jìn)一步試驗(yàn)分析,慎重使用。
(6)摻有石灰石粉的粉煤灰
有部分供應(yīng)商摻入石灰石粉對粉煤灰進(jìn)行造假,石灰石粉遇酸反應(yīng)起氣泡,檢驗(yàn)時(shí)可以采取用稀冷鹽酸滴定的方法,觀察是否發(fā)生劇烈起泡,來鑒別粉煤灰是否含有石粉。但石灰?guī)r中含有一種叫白堊石的白色、疏松的土狀巖石,主要由粉末狀的方解石組成,遇酸不起泡遇到這種情況,可以使用40倍以上放大鏡或顯微鏡觀察粉煤灰的玻璃珠體含量,若玻璃體偏少或無玻璃珠體,不規(guī)則白色發(fā)光晶體多,應(yīng)檢測粉煤灰活性指數(shù)后,再決定是否使用。
(二)優(yōu)質(zhì)粉煤灰對混凝土的性能影響
(1)粉煤灰的摻加對混凝土工作性能的影響
首先,粉煤灰“填充效應(yīng)”可以改善水泥與粉煤灰組成的二元膠凝材料體系的顆粒級配,降低降凝材料的空隙率,進(jìn)而使填充在水泥顆粒間的“填充水”釋放出來,改善混凝土的工作性。其次,粉煤灰中含有大量的球形玻璃體,在混凝土中起到“滾珠、軸承”潤滑效應(yīng),減少顆粒間的摩擦力,進(jìn)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損失。此外,粉煤灰對外加劑的吸附僅僅存在表面的物理吸附,優(yōu)質(zhì)粉煤灰對外加劑的吸附低于水泥,混凝土中使用優(yōu)質(zhì)粉煤灰相當(dāng)于增加外加劑用量,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,混凝土中的漿體量增加,改善混凝土的粘聚性,提高抗離析能力,減水泌水,從而改善了混凝土的工作性能,使混凝土具有更好的流動性、密實(shí)性、勻質(zhì)性,便于混凝土的施工。
實(shí)踐應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn),質(zhì)量優(yōu)良的粉煤灰具有一定的減水作用,當(dāng)摻量<50%時(shí),需水量減小幅度較大;而當(dāng)摻量>50%時(shí),需水量減小幅度很小。粉煤灰有無減水性以及減水性的大小與其質(zhì)量有很大的關(guān)系,因此應(yīng)通過試驗(yàn)確定,不宜盲目偏信。
(2)粉煤灰的摻加對混凝土力學(xué)性能的影響
由于粉煤灰自身不能進(jìn)行水化反應(yīng),其只能與水泥水化產(chǎn)物進(jìn)行二次水化,因此,用粉煤灰等量替代水泥后,早期強(qiáng)度將會降低,隨著二次水化的進(jìn)行,中后期會達(dá)到甚至超過不摻粉煤灰的混凝土。隨著粉煤灰替代水泥量的增加,早期強(qiáng)度逐漸降低,當(dāng)摻量小于20%左時(shí),對混凝土7d強(qiáng)度影響不大;當(dāng)摻量>30%時(shí),混凝土早期強(qiáng)度明顯降低。但摻加粉煤灰的混凝土后期強(qiáng)度增長較快,而且在一定范圍內(nèi)(<50%)隨粉煤灰摻量增加而增大。在混凝土中摻入粉煤灰替代水泥時(shí),要進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn),此外,在施工中還要注意摻粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度較低的特點(diǎn)。
(3)粉煤灰的摻加對混凝土耐久性能的影響
隨著粉煤灰混凝土的廣泛應(yīng)用,其耐久性成為研究學(xué)者的重點(diǎn)研究對象。粉煤灰混凝土的耐久性主要包括混凝土的抗?jié)B性、抗碳化能力、抗鋼筋銹蝕和化學(xué)侵蝕性能等。
在混凝土抗?jié)B性方面,以粉煤灰代替部分水泥,降低水灰比或在保持水灰比不變前提下提高粉煤灰用量,可以提高混凝土的抗?jié)B性能。
在混凝土抗碳化能力方面,粉煤灰混凝土的碳化深度值隨時(shí)間的延長而加大,其早期的碳化深度值增大較快,而碳化深度的后期增長相對較慢。隨著粉煤灰摻量的增加,粉煤灰混凝土碳化速度增加,當(dāng)粉煤灰摻量高于50%時(shí),碳化速度增加的更為迅速。所以,應(yīng)控制粉煤灰的摻量,設(shè)計(jì)合理的混凝土配合比,從而提高摻粉煤灰混凝土的耐久性能。由于粉煤灰用量的增加會增加碳化深度,降低混凝土內(nèi)部堿度,會誘發(fā)誘發(fā)鋼筋銹蝕,最終導(dǎo)致其鋼筋銹蝕程度增加,因此應(yīng)控制粉煤灰的摻量,設(shè)計(jì)合理的混凝土配合比。