粉煤灰混凝土是指将粉煤灰作为掺合料加入混凝土中而形成的一种特殊混凝土。其优缺点如下:
优点
改善和易性:粉煤灰的加入使新拌混凝土浆体体积增大,有效地填充骨料间的空隙,并润滑骨料颗粒,提高了混凝土的粘聚性和可塑性。此外,粉煤灰颗粒的“滚珠效应”也有助于改善混凝土的和易性。
抑制泌水:粉煤灰可以补偿细骨料中细屑的不足,从而中断连续的泌水通道,防止新拌混凝土出现泌水现象。
增强后期强度:粉煤灰对混凝土强度的贡献主要体现在三个方面,即减少用水量、增加胶凝材料含量以及长期的火山灰反应。这些因素共同作用,确保混凝土在后期获得更高的强度。
降低水化热:粉煤灰可以有效地降低混凝土的水化热,有助于控制大体积混凝土的温度裂缝。
提高耐久性:质量良好的粉煤灰可以适当降低水胶比,进而改善混凝土的抗冻融耐久性,使其在恶劣环境下也能保持稳定性。同时,粉煤灰的掺入还可以抑制碱骨料反应,提高混凝土的稳定性和耐久性。此外,粉煤灰与水泥中的氢氧化钙发生二次水化反应,生成额外的水化硅酸钙凝胶,有助于填充孔隙,降低混凝土的渗透率,增强混凝土对化学侵蚀和冻融循环的抵抗力。
保护钢筋:在水胶比0.35以下的大掺量粉煤灰混凝土中,钢筋可以得到可靠的保护,但前提是混凝土需要得到良好的养护。
节约资源:粉煤灰作为一种工业副产品,在混凝土生产中作为替代材料,能够降低生产成本。通过部分替代水泥,可以显著减少原材料成本,从而节约整体工程费用。同时,粉煤灰的有效利用也有助于提高资源的综合利用效率,减少废弃物对环境的污染,实现可持续发展。
缺点
早期强度偏低:粉煤灰的火山灰反应相对较慢,其活性成分(如活性SiO₂和活性Al₂O₃)在碱性条件下需要较长时间才能与水泥水化产物发生反应,生成具有水硬胶凝性能的化合物。因此,在混凝土硬化初期,粉煤灰的掺入会导致混凝土的强度发展较慢,即早期强度偏低,这可能会影响施工进度和结构的早期承载能力。
需水量比大:如果粉煤灰的需水量比大,即达到相同流动度所需的用水量多,那么混凝土的用水量也会相应增加,这不利于混凝土的强度发展和耐久性。
烧失量影响:粉煤灰中的烧失量主要来源于未燃尽的碳粒。烧失量高的粉煤灰不仅需水量大,而且会影响混凝土的工作性能和强度。此外,烧失量高的粉煤灰还可能含有较多的有害成分,对混凝土的耐久性产生不利影响。
泌水和离析:劣质粉煤灰或掺量不当可能导致混凝土出现泌水和离析现象,这会影响混凝土的均匀性和密实性,从而降低混凝土的强度和耐久性。
坍落度损失:在某些情况下,粉煤灰的掺入可能会加速混凝土的坍落度损失,影响混凝土的施工性能。
质量控制难度增加:由于粉煤灰的来源和生产工艺不同,其质量波动较大,这增加了混凝土生产过程中的质量控制难度。
抗碳化性能降低:粉煤灰的掺入可能会影响混凝土的抗碳化性能。由于粉煤灰的火山灰反应需要较长时间,因此在混凝土表面形成保护层的速度较慢,这可能会降低混凝土的抗碳化能力。
抗冻性下降:掺加了粉煤灰的混凝土较基准混凝土的抗冻指标有所下降,这主要是因为粉煤灰的掺入可能会改变混凝土的孔隙结构和水分分布,从而影响其抗冻性能。
粘结强度受影响:粉煤灰的颗粒形态和表面特性与水泥颗粒存在差异,导致在混凝土中形成的粘结界面可能不如普通混凝土牢固,从而影响抗剪强度和粘结强度。
综上所述,粉煤灰混凝土在带来诸多优点的同时,也存在一些需要注意的缺点。在实际应用中,应根据具体工程要求和条件进行综合考虑和合理控制。