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粉煤灰经加工达到超细状态后,其物理性能发生改变,比表面积加大,表面能提高,表面活性增加,在水泥混凝土水化过程中的效应归结起来可分为形态效应、活性效应和微集料效应。
1、形态效应:泛指混凝土或砂浆中的粉煤灰, 由其颗粒的外观形貌、内部结构、表面性质、颗粒级配等物理性状所产生的效应。
2、活性效应:指粉煤灰中的活性成分SiO2 和Al2O3 与水泥中的矿物质发生化学反应生成水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙晶体的能力。这是因为粉煤灰超细粉中SiO2、Al2O3等活性成分在熟料水化产物氢氧化钙的作用下,发生二次水化反应生成水化硅酸钙凝胶,增强了水泥石体系的粘接,减少了混凝土内不利于耐久性的晶相含量。随着超细粉体粒径的降低,表面能迅速提高,与氢氧化钙晶体接触面积增大,促进了二次水化反应的快速进行。
3、微集料效应:指粉煤灰微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基相中, 就像微细的集料一样。粉煤灰在水泥浆体中分散状态良好, 有助于新拌混凝土和硬化混凝土均匀性的改善, 粉煤灰微集料填充性的作用也有助于混凝土中空隙和毛细孔的填充和细化。因为水泥混凝土的强度主要与其亚微观结构相关,孔隙率是控制强度的决定因素,因此减小孔隙率可大幅提高强度。颗粒相对粒径大小显著影响体系的堆积密实度,矿物掺合料颗粒粒径越小,其物理填充作用越好。掺加粉煤灰超细粉的水泥基材料早龄期时可几孔径和累积孔隙率均小于掺普通矿粉的水泥浆体和纯水泥浆体,水泥基材料孔结构变细且不连通,在早龄期时就起到了改善浆体孔结构、提高密实度的作用。
综上,粉煤灰经加工成超细粉后,在混凝土中掺加可节约水泥和代替全部矿粉;减少用水量;改善了混凝土拌和物的和易性;增强混凝土的可泵性;减少混凝土的徐变;减少水化热、热能膨胀性;提高混凝土抗渗能力;增加混凝土的修饰性等等。