一、物理效应

形态效应：

粉煤灰中含有大量的球形玻璃体，这些玻璃体的表面光滑、粒度细、质地致密，对水的吸附力小。因此，在混凝土中加入粉煤灰后，可以减少混凝土制备过程中的需水量，同时提高混凝土的密实性。

粉煤灰的球形颗粒还能在混凝土中起到润滑作用，改善混凝土的流动性，使得混凝土易于泵送和浇筑。

填充效应：

粉煤灰中的微细颗粒能够均匀分布在水泥颗粒之间，填充水泥颗粒间的空隙，从而提高混凝土的密实度和强度。

粉煤灰的填充效应还能改善混凝土的颗粒级配，使得混凝土的结构更加均匀和稳定。

二、化学效应

火山灰效应：

粉煤灰中的活性成分（如二氧化硅、三氧化二铝等）能与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应，生成具有胶凝性的物质（如水化硅酸钙、水化铝酸钙等）。这些物质能够填充混凝土内部的孔隙，提高混凝土的强度和抗渗性。

火山灰效应还能降低混凝土中易受腐蚀的氢氧化钙的数量，从而提高混凝土的抗腐蚀性能。

微集料效应：

粉煤灰的微细颗粒在混凝土中起到微集料的作用，它们能够均匀地分布在水泥浆体的基相之中，增强硬化浆体的结构硬度。

微集料效应还能促进水泥颗粒的水化反应，提高混凝土的早期强度。

三、综合作用

改善混凝土性能：

粉煤灰的掺入能够改善混凝土的和易性、保水性、抗渗性、抗冻性等性能，使得混凝土更加易于施工和维护。

同时，粉煤灰还能提高混凝土的耐久性，延长混凝土的使用寿命。

环保效益：

粉煤灰的利用能够减少工业废渣的排放，降低环境污染。

粉煤灰的掺入还能减少水泥的用量，从而降低混凝土生产过程中的碳排放量，符合环保要求。

综上所述，粉煤灰在混凝土中的作用机理主要包括形态效应、填充效应、火山灰效应和微集料效应等。这些效应共同作用，使得粉煤灰成为混凝土中一种重要的掺合料，能够显著改善混凝土的性能和环保效益。