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粉煤灰具有多種效應，每種效應在對混凝土性能的影響方面是不同的，但又互相關(guān)聯(lián)。隨時間變化每種效應的貢獻作用也有大有小，但填充效應作為單一的物理作用將不會隨時間改變而增強。
一、粉煤灰形態(tài)效應與填充效應
1、作用原理
粉煤灰形態(tài)效應主要表現(xiàn)為其中的球形玻璃體，表面光滑，粒度細且質(zhì)地致密，對水吸附力較小，能減小混凝土內(nèi)部的摩擦阻力，具有潤滑作用和減水作用。水泥在水化初期易產(chǎn)生凝聚或絮凝作用，形成一種極不均勻的水化物結(jié)構(gòu)，粉煤灰借助其顆粒細小的形態(tài)特點能夠物理分散這些水泥絮凝體，使較多的絮凝吸附水游離出來，降低了砂漿需水量。粉煤灰填充作用表現(xiàn)在，較細顆粒填充在水泥漿體中，可以細化孔隙和毛細孔。
2、對混凝土性能的影響
優(yōu)質(zhì)粉煤灰能有效提高混凝土流動性及和易性，降低用水量，但劣質(zhì)粉煤灰含有大量較粗的、多孔的、非球狀多渣狀的顆粒，反而會降低混凝土工作性，增大用水量。另外，摻入的粉煤灰越細，需水量越低，水化反應的界面也隨之增長，有利于混凝土強度提高。但摻入量必須得到控制，若摻入的細灰過多，其總表面積將大于漿體所能濕潤的面積，細灰反而會聚成一團，不能分散到水泥漿體中，導致強度降低。
粉煤灰的填充效應為單一的物理作用，不隨齡期增長而增長。粉煤灰在發(fā)揮其填充效應時的摻入量也應該控制，因為，粉煤灰填充過多時，混合料處于懸浮狀態(tài)，而太少時，混合料處于骨架孔隙結(jié)構(gòu)，只有在摻量合適時，混合料能達到骨架密實的狀態(tài)，結(jié)構(gòu)強度最優(yōu)。
二、微集料效應
1、作用機理
粉煤灰的微集料效應是指，在水泥中，粉煤灰的微細顆粒均勻分布，填充細化孔隙，同時能阻止水泥顆粒相互粘聚，有利于混合物的水化反應。粉煤灰顆粒較水泥更細，水化產(chǎn)物與水泥相似，在混合物的硬化中可視為“微混凝土”。
水化反應時，水泥水化作用常局限于水泥顆粒表面，不能滲透到水泥顆粒核心或是水泥顆粒相互接觸面，水化作用不徹底。摻入粉煤灰后，顆粒級配得到改善，水泥擁有更大的表面積進行水化反應。
另外，微集料效應在時間上具有持續(xù)性，隨齡期增長，粉煤灰的水化反應逐漸發(fā)生，粉煤灰與水泥漿體之間的界面接觸越來越緊密，長時間內(nèi)保持其效果。
2、對混凝土性能的影響
粉煤灰的微集料效應能有效增強結(jié)構(gòu)強度，原因是粉煤灰的超細玻璃球成分在混合物中可發(fā)揮類似軸承的潤滑作用，提高混合物密實度并有效改善了流動性，其細微顆粒能有效阻斷漿體中泌水渠道，降低相同稠度下混凝土需水量，有效減少泌水和離析現(xiàn)象產(chǎn)生。
另外，微細顆粒可以顯著改善界面過渡區(qū)的微結(jié)構(gòu)，而集料與水泥石的界面是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，微集料效應可以消除或減少界面區(qū)的原生微裂縫，消減應力集中，提高混凝土抗拉能力。但粉煤灰具有保水性，微集料效應發(fā)展緩慢使混凝土早期強度低，凝結(jié)時間較長，當凝結(jié)時間大于塑形收縮裂縫出現(xiàn)的時間，混凝土就會產(chǎn)生塑形收縮裂縫。為緩解這一現(xiàn)象，可使用早強劑縮短凝結(jié)時間或使用高效能的粉煤灰激發(fā)劑，并加強后期養(yǎng)護。
三、活性效應
1、化學機理
粉煤灰中有多種不同形狀的顆?；旌隙丫鄣牧Ｈ?，但只有硅酸鹽或鋁硅酸鹽玻璃體的微細顆粒、微珠和海綿狀玻璃體是有活性的，其他結(jié)晶體或者富鐵微珠活性很低甚至是惰性的。玻璃體含量和玻璃體的比表面積決定了火山灰反應速率。玻璃體是煤的灰分在高溫熔融狀態(tài)下驟冷而成，蘊含較多化學內(nèi)能而不穩(wěn)定，在與Ca（OH）2反應中，極易被Ca（OH）2腐蝕而釋放出游離SiO2和Al2O3，再進行水化反應。若是硅鋁質(zhì)結(jié)晶體則很難被腐蝕，也就不會有明顯的火山灰反應。若玻璃體比表面積大，與Ca（OH）2漿體接觸面積較大，火山灰反應速度增加。因此，粉煤灰越細，含玻璃體越多，那么作為摻合料就越好。
2、對混凝土強度的影響
粉煤灰發(fā)生水化反應，消耗掉大量Ca（OH）2，生成硅酸凝膠和穩(wěn)定的纖維狀硫鋁酸鈣晶體，膠凝體比結(jié)晶體具有更大韌性，硫鋁酸鈣晶體可能較Ca（OH）2晶體具有良好的抗拉性能，且水化反應產(chǎn)物在粉煤灰玻璃微珠表層交叉連接，對促進混凝土強度增強起了重要作用。另外，水化硅酸鈣強度較高，堿性低，使水泥石中水化膠凝物質(zhì)數(shù)量增加，質(zhì)量大幅提高。粉煤灰可以使水化反應更充分，提高水泥漿密實度，從而提高混凝土中骨料與水泥漿的界面強度。但是，粉煤灰的活性效應依賴于混合物中Ca（OH）2含量，所以，必須保證Ca（OH）2的最低值，換而言之，粉煤灰取代量不能是無限量的。
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