1. 火山灰活性（SiO₂与Al₂O₃含量）

作用机制：粉煤灰中的二氧化硅（SiO₂）和氧化铝（Al₂O₃）是火山灰活性的主要来源。在水泥水化产生的碱性环境中，SiO₂和Al₂O₃与氢氧化钙（Ca(OH)₂）反应生成具有胶凝性能的产物（如C-S-H凝胶）。

性能影响：

强度提升：火山灰反应产物填充混凝土孔隙，增强基体密实度，显著提高后期强度。例如，SiO₂+Al₂O₃含量>70%的粉煤灰，可使混凝土28天抗压强度提高10%-15%。

耐久性改善：减少氯离子渗透，抑制碱-骨料反应，提高抗化学侵蚀能力。

2. 氧化钙（CaO）含量与粉煤灰类型

作用机制：CaO含量决定粉煤灰类型：

低钙粉煤灰（CaO<10%）：火山灰活性依赖外部碱性环境激发。

高钙粉煤灰（CaO>10%）：具有自硬性，可直接与水反应生成氢氧化钙和钙矾石。

性能影响：

早期强度：高钙粉煤灰可加速早期硬化，缩短养护时间。例如，高钙粉煤灰可使混凝土3天强度提升30%-50%。

安定性风险：高钙粉煤灰中游离氧化钙（f-CaO）含量较高时，可能导致后期体积膨胀，需控制f-CaO含量<1%。

3. 烧失量（未燃尽碳含量）

作用机制：烧失量反映粉煤灰中未燃尽碳含量，碳颗粒为惰性物质，不参与火山灰反应。

性能影响：

需水量增加：碳颗粒吸附水分，导致混凝土需水量比上升，影响工作性能。

强度降低：碳颗粒降低胶凝材料有效含量，削弱混凝土强度。例如，烧失量每增加1%，混凝土28天抗压强度降低约2%-3%。

4. 硫氧化物（SO₃）含量

作用机制：SO₃主要来自粉煤灰中的硫化物，过量SO₃与水反应生成硫酸盐，导致体积膨胀。

性能影响：

安定性问题：SO₃含量过高可能引发混凝土开裂或剥落。

耐久性下降：硫酸盐侵蚀钢筋，降低结构耐久性。需控制SO₃含量≤3%，否则需采取抑制措施（如添加抗硫酸盐外加剂）。

5. 游离氧化钙（f-CaO）含量

作用机制：f-CaO在后期缓慢水化，生成氢氧化钙，导致体积膨胀。

性能影响：

安定性风险：f-CaO含量过高（如>1%）可能引发混凝土后期开裂。

强度波动：f-CaO水化产物填充孔隙，但膨胀应力可能破坏基体结构。需对高钙粉煤灰进行陈化处理（如存放6个月以上），降低f-CaO活性。

6. 碱含量（Na₂O+K₂O）

作用机制：碱含量过高可能引发碱-骨料反应，导致混凝土膨胀开裂。

性能影响：

耐久性下降：碱-骨料反应破坏混凝土内部结构。

工作性能变差：高碱含量可能导致混凝土坍落度损失过快。需控制粉煤灰碱含量≤1.5%，否则需使用低碱水泥或添加抑制剂。

7. 细度与比表面积

作用机制：细度越小，比表面积越大，火山灰反应速率越快。

性能影响：

早期强度提升：细粉煤灰加速火山灰反应，提高早期强度。例如，45μm筛余≤12%的粉煤灰，可使混凝土早期强度提高15%-20%。

需水量降低：比表面积大的粉煤灰需水量比更低，改善混凝土工作性能。

总结

粉煤灰的化学性质直接影响其在建筑材料中的应用效果。高SiO₂+Al₂O₃含量、低烧失量、低碱含量和细度适中的粉煤灰，可显著提高混凝土的强度、耐久性和工作性能。而高CaO含量、高f-CaO含量和高碱含量则需通过陈化处理或添加外加剂进行控制。在实际应用中，需根据工程需求合理选择粉煤灰类型，并严格控制其化学指标，以确保建筑材料的质量和安全性。