粉煤灰又稱飛灰，是由燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細(xì)粉末，一般含有70%的球形玻璃體顆粒，表面光滑，其平均粒徑分布約為8～20μm，比表面積為300～600m2/kg，主要成分為SiO2與Al2O3。粉煤灰具有一定含量的玻璃微珠顆粒，這些玻璃微珠顆粒均勻分散在混凝土漿體中，起“潤(rùn)滑”作用，降低顆粒之間的摩擦力，改善混凝土拌合物工作性。粉煤灰中的活性成分可以與水泥水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，提高混凝土后期強(qiáng)度。

（一）粉煤灰的物理性質(zhì)

粉煤灰的物理性質(zhì)是粉煤灰品質(zhì)分級(jí)、分類的一個(gè)重要依據(jù)，具體包括以下幾方面的內(nèi)容：顏色、密度、細(xì)度、需水量比等。

（1）顏色

粉煤灰的顏色受燃燒煤的條件及化學(xué)組成的影響，粉煤灰的顏色在乳白色至銀灰色或灰黑色之間變化。通常情況下，粉煤灰顏色越淺，燒失量越小，需水量也較低。隨著粉煤灰顏色變黑，其含炭量也隨之增加，未充分然后的碳顆粒是一種松散多孔顆?？梢晕剿巴饧觿┰斐捎盟吭黾?。粉煤灰顏色可以粗略判斷其質(zhì)量好壞，生產(chǎn)實(shí)踐中遇到顏色異常現(xiàn)象應(yīng)加大粉煤灰質(zhì)量檢測(cè)力度，以便控制混凝土質(zhì)量。

（2）密度

粉煤灰密度是一種重要物理指標(biāo)。粉煤灰的密度與其顆粒組成有關(guān)，密實(shí)顆粒比重越大，密度越大。粉煤灰密度范圍在1.77～2.43g/cm3，平均密度為2.1g/cm3。

（3）細(xì)度

粉煤灰顆粒整體的粗細(xì)程度用細(xì)度指標(biāo)表示，是粉煤灰一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)。一級(jí)粉煤灰的細(xì)度不大于12%，二級(jí)粉煤灰的細(xì)度不大于30%。但細(xì)度只是判定粉煤灰質(zhì)量的一項(xiàng)指標(biāo)，現(xiàn)今市場(chǎng)上有些粉煤灰通過磨細(xì)（或加入別的物質(zhì)進(jìn)行磨細(xì)），雖然在細(xì)度上可以達(dá)到一級(jí)粉煤灰要求，但其需水量有時(shí)很大。因此，實(shí)踐中僅僅檢測(cè)細(xì)度進(jìn)行粉煤灰質(zhì)量驗(yàn)收是不夠的。

粉煤灰細(xì)度對(duì)其質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1.影響粉煤灰的活性

粉煤灰越細(xì)，其活性成分參與火山灰反應(yīng)的面積越大，反應(yīng)能力越強(qiáng)，且反應(yīng)速度越快，反應(yīng)程度也越充分。在粉煤灰顆粒中粒徑小于45μm的顆粒對(duì)粉煤灰的活性起到積極作用，粒徑在10～20μm的顆粒對(duì)活性發(fā)揮十分有利，粉煤灰的火山灰活性通常與粒徑小于10μm的顆粒含量成正比，而大于45μm的顆?；钚院艿?。

2.影響粉煤灰的需水量比

粉煤灰與水泥的粒徑差異，兩者復(fù)合使用可以相互填充空隙，使兩者組成的混合體系空隙率降低，減少需水量。粉煤灰越細(xì)，填充效果越好，需水量比也就越低。大顆粒的粉煤灰往往燃燒補(bǔ)充分，炭顆粒是多孔的海綿狀顆粒，比表面積較大，能夠吸附大量的水，顆粒越粗，粉煤灰需水量比相對(duì)越大。

（4）需水量比

粉煤灰需水量比是指在一定流動(dòng)度（145mm～155mm）條件下，摻入一定量（30%）粉煤灰的水泥膠砂的需水量與基準(zhǔn)水泥膠砂（不摻粉煤灰）的需水量之比。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，粉煤灰需水量比在105%時(shí)，在用水量與基準(zhǔn)混凝土相同的前提下，新拌粉煤灰混凝土的和易性有可能達(dá)到與基準(zhǔn)混凝土的水平；需水量在100%左右時(shí)，摻加粉煤灰將有可能取得減水效果；而需水量在95%以下時(shí)，則可以明顯減少混凝土用水量。因此，質(zhì)量?jī)?yōu)良的粉煤灰具有一定的減水性，有人稱其為“礦物減水劑”。需水量比是衡量粉煤灰品質(zhì)的重要指標(biāo)，粉煤灰需水量越低，其輔助減水效果越好，拌合物流動(dòng)性相同混凝土的水膠比相應(yīng)降低，混凝土的性能就會(huì)提升。

影響粉煤灰需水量比的因素一般包括粉煤灰的細(xì)度、顆粒級(jí)配、顆粒形狀以及燒失量等。一方面粉煤灰較?。叫∮?0μm）的顆?？梢蕴畛渌囝w粒間的空隙，降低膠凝材料空隙率，相應(yīng)地需要填充固體顆粒中的水量減少。另一方面粉煤灰中的球狀玻璃體具有滾珠軸承作用，可以減少漿體間的摩擦，在不增加用水量的情況下增加漿體流動(dòng)度。因此，在混凝土中使用質(zhì)量?jī)?yōu)良的粉煤灰一般不會(huì)增加用水量，除非含炭量較高。粉煤灰顆粒越細(xì)，細(xì)顆粒越多，減水效果越明顯，因此優(yōu)質(zhì)I級(jí)粉煤灰的減水率為10%左右；部分II級(jí)粉煤灰也具有減水作用，但減水率較小，約5%左右；III級(jí)粉煤灰不但沒有減水作用，還會(huì)增加混凝土用水量。

用機(jī)械粉磨粉方法雖然可以提高粉煤灰的細(xì)度，但通常很難降低粉煤灰的需水量。首先，機(jī)械粉磨作用不能削弱粉煤灰中炭力的吸附性，相反由于顆粒減小，反而增強(qiáng)了炭粒對(duì)水的吸附性。其次，機(jī)械粉磨作用破壞了粉煤灰的球形顆粒形狀，使其變成帶有棱角碎塊狀，失去了球形可以的滾珠軸承潤(rùn)滑作用。再者，機(jī)械粉磨作用增大了粉煤灰的比表面積，從而使粉煤灰表面需水量增加。盡管機(jī)械粉磨作用使粉煤灰顆粒減小，增強(qiáng)其填充效應(yīng)，但上述原因形成的負(fù)面效應(yīng)抵消了填充效應(yīng)的正面效應(yīng)，使得機(jī)械粉磨的綜合作用并不能達(dá)到降低粉煤灰需水量比的效果。

（5）活性

粉煤灰的活性（又稱之為火山灰效應(yīng)）是指粉煤灰中含有活性氧化硅(Si5O2)和活性氧化鋁(Al2O3)等在水泥的堿性水化產(chǎn)物Ca(OH)2激發(fā)下與之產(chǎn)生二次水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣（C-S-H）、水化鋁酸鈣（C-A-H）等具有水硬性特點(diǎn)的物質(zhì)，并填充于毛細(xì)孔隙內(nèi)，增強(qiáng)了混凝土的強(qiáng)度。粉煤灰的活性效應(yīng)是粉煤灰最重要的基本效應(yīng)，粉煤灰活性作用不僅與其結(jié)構(gòu)形態(tài)、化學(xué)成分有關(guān)，還與玻璃體有關(guān)。由于粉煤灰是利用水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，用粉煤灰等量取代水泥易造成早期強(qiáng)度降低，使用時(shí)應(yīng)注意采取措施。粉煤灰等量取代水泥，隨著粉煤灰比例用量的增加，水泥的用量相對(duì)減少，水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2隨粉煤灰摻量的增加而減少，粉煤灰中的活性二氧化硅、氧化鋁跟水化反應(yīng)生成的Ca(OH)2作用生成的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的速度和數(shù)量都相應(yīng)的減少，導(dǎo)致混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)慢。有試驗(yàn)表明，10%的粉煤灰3d的早期抗壓強(qiáng)度相對(duì)于空白組分別下降了14.6%，20%的粉煤灰3d的早期抗壓強(qiáng)度下降了29.3%，30%摻量的粉煤灰3d的早期抗壓強(qiáng)度下降了33.1%，摻量越高，混凝土早期強(qiáng)度下降的越多。