粉煤灰游离氧化钙

粉煤灰是火力发电厂的煤粉在锅炉中燃烧后排出的一种具有活性的灰色人工火山灰质材料，其具有表面效应、填充效应和火山灰活性效应。表面效应是指粉煤灰表面可以吸附浆体中的某些离子，有利于粉煤灰固化混凝土中的某些有害离子以及可以作为晶核形成水化产物填充效应是指粉煤灰与水泥颗粒粒径的差异可以填充水泥和骨料孔隙中，能减小混凝土的孔隙率，增加混凝土密实性；火山灰活性效应是指粉煤灰中的活性SiO2与水泥水化产物CH发生二次反应，生成C-S-H凝胶填充骨料——水泥浆体界面层孔隙，改善混凝土界面结构，提高强度和耐久性。因此，在混凝土中使用粉煤灰不仅可以降低成本获得良好的经济效益，同时粉煤灰的使用使得混凝土的各方面性能得到改善。

（一）劣质粉煤灰的特点

粉煤灰作为一种十分常见的矿物掺合料，其质量差别很大，经常有劣质粉煤灰混入，给生产和质量控制带来麻烦。这里所说的劣质粉煤灰主要包括分Ⅲ级灰和统灰以及假灰和不适合商品混凝土使用的粉煤灰。这些劣质粉煤灰的主要特点是：玻璃珠体少，需水量大，使用后易造成混凝土泌水或滞后泌水，不但不能改善混凝土和易性，反而降低混凝土的工作性能。此外，劣质粉煤灰的使用易导致混凝土28d强度不足，后期强度增长低，造成混凝土工程质量不合格。

（1）细度超标

采用45um方孔筛做筛析试验，劣质粉煤灰的细度通常在30%以上的粉煤灰。粉煤灰中粗颗粒较多，海绵体多，含炭量高，“两多一高”使粉煤灰的填充效应下降，吸水性和吸附外加剂能力增加，混凝土工作性能明显变差，28d活性也会随之下降。在加上玻璃体微珠少，起不到“滚珠轴承”润滑作用。

（2）烧失量超标

劣质粉煤灰的烧失量较高，颜色相对较黑，有的呈褐色。劣质粉煤灰中粗颗粒较多，炭粒较多，吸水量大，在吸水的同时也吸附溶解在水中的外加剂，造成与减水剂相容性差，而且坍落度损失快。增加工地加水的风险，降低混凝土强度，增加混凝土开裂风险。

（3）游离氧化钙超标

劣质粉煤灰中含量过多游离氧化钙水化生成氢氧化钙体积膨胀，不但还会造成安定性检验周期变长。当游离氧化钙超标时，应特别小心，先进行试验确定能否使用。

（4）三氧化硫超标

使用三氧化硫超标的粉煤灰，应注意其对混凝土的体积安定性和凝结时间的影响，一般会造成安定性不合格，混凝土凝结时间延长。遇到三氧化硫超标的粉煤灰应先做安定性试验和凝结时间试验，当然安定性和凝结时间不仅与三氧化硫的含量有关，也与所用的水泥品种有关系。

（5）颜色异常

一般粉煤灰的颜色为灰色或浅灰色，如果粉煤灰颜色偏黑、偏白、偏红或黄褐，有可能是不良成份超标，应进一步试验分析，慎重使用。

（6）掺有石灰石粉的粉煤灰

有部分供应商掺入石灰石粉对粉煤灰进行造假，石灰石粉遇酸反应起气泡，检验时可以采取用稀冷盐酸滴定的方法，观察是否发生剧烈起泡，来鉴别粉煤灰是否含有石粉。但石灰岩中含有一种叫白垩石的白色、疏松的土状岩石，主要由粉末状的方解石组成，遇酸不起泡遇到这种情况，可以使用40倍以上放大镜或显微镜观察粉煤灰的玻璃珠体含量，若玻璃体偏少或无玻璃珠体，不规则白色发光晶体多，应检测粉煤灰活性指数后，再决定是否使用。

（二）优质粉煤灰对混凝土的性能影响

（1）粉煤灰的掺加对混凝土工作性能的影响

首先，粉煤灰“填充效应”可以改善水泥与粉煤灰组成的二元胶凝材料体系的颗粒级配，降低降凝材料的空隙率，进而使填充在水泥颗粒间的“填充水”释放出来，改善混凝土的工作性。其次，粉煤灰中含有大量的球形玻璃体，在混凝土中起到“滚珠、轴承”润滑效应，减少颗粒间的摩擦力，进而改善混凝土的工作性。再次，粉煤灰的活性大大低于水泥活性，可以降低混凝土坍落度损失。此外，粉煤灰对外加剂的吸附仅仅存在表面的物理吸附，优质粉煤灰对外加剂的吸附低于水泥，混凝土中使用优质粉煤灰相当于增加外加剂用量，混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。最后，粉煤灰的密度小于水泥，等量取代水泥后，混凝土中的浆体量增加，改善混凝土的粘聚性，提高抗离析能力，减水泌水，从而改善了混凝土的工作性能，使混凝土具有更好的流动性、密实性、匀质性，便于混凝土的施工。

实践应用过程中发现，质量优良的粉煤灰具有一定的减水作用，当掺量<50%时，需水量减小幅度较大；而当掺量>50%时，需水量减小幅度很小。粉煤灰有无减水性以及减水性的大小与其质量有很大的关系，因此应通过试验确定，不宜盲目偏信。

（2）粉煤灰的掺加对混凝土力学性能的影响

由于粉煤灰自身不能进行水化反应，其只能与水泥水化产物进行二次水化，因此，用粉煤灰等量替代水泥后，早期强度将会降低，随着二次水化的进行，中后期会达到甚至超过不掺粉煤灰的混凝土。随着粉煤灰替代水泥量的增加，早期强度逐渐降低，当掺量小于20%左时，对混凝土7d强度影响不大；当掺量>30%时，混凝土早期强度明显降低。但掺加粉煤灰的混凝土后期强度增长较快，而且在一定范围内(<50%)随粉煤灰掺量增加而增大。在混凝土中掺入粉煤灰替代水泥时，要进行反复实验，以确定其最佳掺量。此外，在施工中还要注意掺粉煤灰混凝土早期强度较低的特点。

（3）粉煤灰的掺加对混凝土耐久性能的影响

随着粉煤灰混凝土的广泛应用，其耐久性成为研究学者的重点研究对象。粉煤灰混凝土的耐久性主要包括混凝土的抗渗性、抗碳化能力、抗钢筋锈蚀和化学侵蚀性能等。

在混凝土抗渗性方面，以粉煤灰代替部分水泥，降低水灰比或在保持水灰比不变前提下提高粉煤灰用量，可以提高混凝土的抗渗性能。

在混凝土抗碳化能力方面，粉煤灰混凝土的碳化深度值随时间的延长而加大，其早期的碳化深度值增大较快，而碳化深度的后期增长相对较慢。随着粉煤灰掺量的增加，粉煤灰混凝土碳化速度增加，当粉煤灰掺量高于50%时，碳化速度增加的更为迅速。所以，应控制粉煤灰的掺量，设计合理的混凝土配合比，从而提高掺粉煤灰混凝土的耐久性能。由于粉煤灰用量的增加会增加碳化深度，降低混凝土内部碱度，会诱发诱发钢筋锈蚀，最终导致其钢筋锈蚀程度增加，因此应控制粉煤灰的掺量，设计合理的混凝土配合比。