粉煤灰与矿粉的复合效应主要体现在混凝土性能的优化上。由于矿物掺合料与水泥在矿物组成和颗粒级配上的差异,它们在混凝土中会展现出多种效应,包括填充效应、形貌效应、火山灰效应以及界面耦合效应等。这些效应相互交织,共同影响着混凝土的性能。以下是关于粉煤灰与矿粉复合效应的具体分析:
填充效应:
由于粉煤灰和矿粉的颗粒级配、粒径、颗粒形态和矿物组成的差异,它们能够相互填充,降低空隙率,从而提高混凝土的密实度。
在“水泥、粉煤灰和矿粉”组成的三元胶凝体系中,如果三者的比例恰当,可以实现胶凝材料总空隙率最低,密实度提高,从而达到性能优化的目的。
形貌效应:
粉煤灰中含有大量的表面光滑的球状玻璃体,具有良好的“滚珠、轴承”作用,能够降低颗粒间的摩擦力,提高混凝土的流动度。
矿粉在粉磨过程中形成的颗粒表面粗糙,多棱角,不规则且表面粗糙的颗粒会增加表面用水量,同时增加颗粒间的摩擦力,降低拌合物的流动性。
然而,粉煤灰和矿粉的复合使用可以做到优势互补,改善混凝土性能。粉煤灰的亲水能力较好,而矿粉的憎水能力较好,两者复合使用可以平衡用水量,提高混凝土的工作性。
界面耦合效应:
在水泥水化的过程中,会生成层状平行于骨料表面的六方薄片Ca(OH)2晶体。矿物掺合料的使用可以降低水泥熟料的含量,从而减少Ca(OH)2的生成量。
同时,矿物掺合料的二次水化反应会消耗掉一部分Ca(OH)2晶体,改善与骨料界面的过度层结构。这种界面耦合效应的改善对于提升混凝土的性能具有重要意义。
矿粉和粉煤灰的颗粒尺寸较小,保水性优良,它们能够有效地抑制骨料周围水膜的形成,从而提高混凝土中骨料与水泥石间的界面强度和密实性。
火山灰效应:
粉煤灰和矿粉都可以与水泥水化过程中产生的Ca(OH)2进行二次水化,从而提高混凝土的后期强度。
矿粉由于其自身的水硬性和较高的活性,特别有利于早期强度的提升。而粉煤灰虽然在前期水化活性较低,但其在28天后会显著参与水化反应,进而提升后期强度。
这种优势互补的复掺方式能够显著改善混凝土的泌水问题,并提升其抗渗性能、抗碳化性能、抗氯离子侵蚀性以及后期强度等多项指标。
综上所述,粉煤灰与矿粉的复合效应能够显著提高混凝土的性能。在实际应用中,应根据具体工程要求和材料特性,通过试验确定最佳的掺合比例,以充分发挥粉煤灰和矿粉的复合效应。