定義
凡由矽酸鹽水泥熟料、粉煤灰(粉煤灰的摻量為20~40%)、適量石膏共同磨細而製成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰矽酸鹽水泥(簡稱粉煤灰水泥)。
等級分類
按現行國家標準,粉煤灰水泥的強度等級有:32.5、32.5R;42.5、42.5R;52.5、52.5R。
粉煤灰介紹
粉煤灰是發電廠燃燒煤粉時得到的一種灰渣,也稱飛灰屬於火山灰質混合材。由於目前世界上的粉煤灰產量很大,約達到數十億噸,而利用率還不夠高,所以它是一種令人日益關心的工業副產品。特別是當電廠可使用的油、氣燃料日益減少時,粉煤灰的產量還會增加。
我國大多數粉煤灰的化學成分如下:40~60%SiO2;0.5~2.5%MgO;15~40%Al2O3;< 2%SO3;3~10%Fe2O3;>60%SiO2+Al2O3;25%CaO;1~20%燒失量;1~6%未燃物(屬於有害部分)。
粉煤灰中含玻璃相約50~80%,也有少量的晶體礦物及未燃盡的碳粒。玻璃體是粉煤灰具有活性的主要組成部分,可以認為,在其它條件相同時,玻璃體含量越多,活性越高。即,粉煤灰的活性決定於活性Al2O3 、SiO2的含量。但CaO對粉煤灰的活性極為有利。所以說粉煤灰是高度玻璃化並含少量晶質組分的矽鋁質產品。
水化硬化
粉煤灰水泥的水化和硬化過程,與火山灰水泥的水化硬化過程極為相似,主要是熟料的水化反應,以及粉煤灰與Ca(OH)2之間相互交錯的兩級反應。即,矽酸鹽水泥熟料水化生成的C-S-H和Ca(OH)2,被吸附在粉煤灰顆粒的表面,由於粉煤灰中高度分散的活性氧化物吸收Ca(OH)2,進而相互反應而形成以水化矽酸鈣為主體的水化產物,水化矽酸鈣凝膠和水化鋁酸鈣凝膠,這就是所謂的Ca(OH)2和粉煤灰進行的二次反應(也可稱為火山灰反應)。
在粉煤灰顆粒表面上產生的大量的水化物結晶體,它們相互交叉連線,形成了很高的粘結強度,以致在劈裂時,即使粉煤灰顆粒被劈開,但粘結區還能保持完好,因而能達到相當高的力學強度。
此外,在粉煤灰水泥中除了火山灰反應以外,還有同其它礦物細粉一樣的作用,那就是也可以進入水泥顆粒構成的絮凝結構中,使水化物析出的有效空間增大,從而加速了水泥的水化,這也叫做“微分效應”。
性能及用途
粉煤灰水泥實質上也是一種火山灰水泥,雖然,它們之間有很多相似的性能,如比重小、水化熱較低、抗腐蝕性較強等。但是由於粉煤灰的化學組成和物理結構特徵與其它火山灰質混合材料有一定的差異,比如,從礦物內部結構上分析,粉煤灰是一種密實的玻璃質球,結構比較緻密且穩定,內比表面積小,對水的吸附能力小,不易水化。所以,粉煤灰水泥就具有了一系列的性能特點。
由上可知,粉煤灰水泥具有一般火山灰水泥的共性,但與表面粗糙、多孔的火山灰質混合材的水泥相比,在性質上確有更為顯著的特點。它不僅結構比較緻密,內比表面積較小,而且對水的吸附能力小得多,同時水泥水化的需水量又小,所以粉煤灰水泥的乾縮性就小,抗裂性也好。此外,與一般摻活性混合材的水泥相似,水化熱低,抗腐蝕能力較強等,抗凍性也好於其它火山灰水泥。
因此,長期以來,粉煤灰水泥廣泛用於工業與民用建築,尤其適用於大體積水工混凝土、水工建築、海港工程等。但應注意,粉煤灰水泥混凝土泌水較快,容易引起失水裂縫。施工過程中,要適當增加抹面次數,在硬化早期宜加強養護,以保證粉煤灰水泥混凝土強度的正常發展。