浅谈粉煤灰作新型建材胶凝材料的意义

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　　摘 要 随着我国经济的快速发展，建筑行业也经历着不断的变革。在激烈的行业竞争中，要想提升自己的競争力，就必须采取能降低成本的措施，学会合理运用新型建筑材料。在建筑施工中，建筑砂浆是用量较大的建筑材料之一，广泛应用于很多工程中，如灌浆，修补，抹面，砌筑和粘贴饰面材料等。而建筑砂浆的胶凝材料就目前看来主要是水泥，但其实水泥并不是完美无缺的建筑砂浆胶凝材料，水泥成本高，且其生产过程耗能高，污染大。因此寻找能减少甚至代替水泥作胶凝材料就显得尤为重要。具有高度火山灰特性的粉煤灰就可以用来减少水泥用量，改善砂浆和易性，并且能够降低建筑成本，提高建筑的整体强度和质量。同时，合理地利用能带来污染的粉煤灰，还能增强对环境的保护，推动整个建筑业更稳定的发展。
　　关键词 粉煤灰；新型材料；胶凝材料
　　引言
　　粉煤灰具有高度火山灰特性，有很强的自硬性和活性，在常温常压下和碱性材料能发生化学反应，生成具有固体强度很高的胶凝材料。在施工过程中，在传统胶凝材料中掺一定量的粉煤灰，可以提高混凝土的抗渗透性，同时有更好的强度。粉煤灰在混凝土中体现出的火山灰效应、微集粒效应和形态效应等三种效应，对于改善混凝土特性具有很强的作用。具体体现有提高混凝土的和易性，增加混凝土自密实度，降低混凝土的用水量，提高混凝土强度，和减少内部空隙等，这些作用都充分改善了纯水泥配制的混凝土的诟病，使得施工过程更加方便，整个建筑物更加稳固[1]。
　　1 粉煤灰作建筑胶凝材料
　　建筑砂浆的胶凝材料就目前看来主要是水泥，用来供配制砂浆的水泥占了我国水泥总量的25%到40%。但其实水泥并不是最好的建筑砂浆胶凝材料，因为强度等级符合建筑砂浆要求的水泥很少，大部分水泥的强度等级较高，在实际的施工过程中，往往是要依靠低强度的水泥配制成高强度的砂浆，即使这样选用低强度的水泥，理论上需要的水泥用量也很少，水泥用量少导致的结果就是砂浆和易性差，因此为了改善砂浆的和易性需要再超量加入水泥，这样就造成了很大的浪费。除此之外，用纯水泥做胶凝材料做出的砂浆保水性差，不易施工，加入石灰和水泥的混合砂浆虽然有较强的和易性，容易施工，但是却有着收缩大，耐水性能差，黏结强度低和耐久性差等不足之处，因此在潮湿环境中不易使用，更不能用于要求较高的地下工程中[2]。
　　相较而言，用掺粉煤灰的胶凝材料可以有效减少水泥的使用，大大降低建筑材料成本。粉煤灰在实际应用中也可以出色完成建筑胶固的任务，可以很好地提高砂浆的和易性和保水性，更满足施工要求。同时，粉煤灰的来源广泛 ，用来做胶凝材料可以降低施工成本，使工程材料更加绿色环保。
　　1.1 粉煤灰的化学性能和胶凝机理
　　在施工过程中，建筑砂浆对于建筑物的牢固程度有着很大的影响，是建筑施工的重要材料。替代水泥的胶凝材料要有优良的性能，才能保证建筑的强度。粉煤灰是一种具有活性的火山灰质材料，主要由二氧化硅和三氧化二铝构成，这种活泼的化学成分意味着其能够完美地黏合建筑骨料，发挥优良的性能，配制出优质的砂浆和混凝土。除此之外，粉煤灰具有密度较低的特点，可以减少混凝土的质量，减轻建筑物的负荷，从而提高建筑物的整体强度。
　　粉煤灰高效的活性在配制砂浆和混凝土时能发挥很好的黏结作用，除此之外，粉煤灰还有很强的微集料效应和形态效应，使其对水具有很强的吸附性。这是因为，粉煤灰的成分中含有大量的玻璃微珠，质地紧密，表面光滑，能吸附大量的水分子，减少混凝土的水含量，提高砂浆的流动性和混凝土的密实度。水泥是由硫碳类化合物烧制成的，活性比粉煤灰差很多，所以在粉煤灰和水泥混合使用的过程中，水泥的强度并不会受到影响，两者按一定比例制成的混凝土强度会大大提高。据试验表明，粉煤灰可以很好地分散在水泥浆体中，提高水泥前期的水化作用，填充在混凝土和砂浆中的空隙，从而提高混凝土的强度。这是因为粉煤灰中的活性二氧化硅和三氧化二铝和水泥水化产物氢氧化钙反应生成结晶矿物的原因。
　　2 粉煤灰对建筑材料性能的影响
　　2.1 粉煤灰对砂浆和混凝土强度的影响
　　将掺粉煤灰的水泥作为建筑胶凝材料和将纯硅酸盐水泥作为胶凝材料进行对比研究，发现掺粉煤灰的胶凝材料配制的砂浆强度早期略低于纯水泥配制的砂浆强度，但是在28d后，掺粉煤灰的砂浆强度更高一些。探究其中的原因，主要是因为粉煤灰在前期水化速度较缓慢，导致砂浆的强度也较低。在后期，其水化速度会加快，强度也会不断提高，最后超过纯水泥配制的砂浆强度。在最终的强度试验中，掺粉煤灰的胶凝材料配制成的砂浆强度比复合硅酸盐水泥的效果要好很多。
　　2.2 粉煤灰对混凝土和易性的影响
　　在实际施工过程中，混凝土和易性的好坏不仅影响混凝土的最终强度，也影响着施工的效率。优质的混凝土和易性好，便于施工。而粉煤灰特有的形态效应即玻璃珠形态可以帮助混凝土在不增加用水量的前提下获得更好的流动性。掺用粉煤灰对新拌混凝土的明显好处是增大了浆体的体积。用粉煤灰取代等质量的水泥，粉煤灰的体积要比水泥约大30%，粉煤灰增大了胶凝材料的体积含量，因此增大了浆体集料的体积比。大量的浆体填充了集料间的空隙，包裹并润滑了集料颗粒，从而使混凝土具有更好的黏聚性和可塑性。因此粉煤灰可以减少浆体-集料界面的摩擦，从而改善新拌混凝土的和易性。
　　3 结束语
　　通过研究，利用粉煤灰制成的混凝土与砂浆的强度和其他性能能够满足国家的要求，并且用其配制出来的砂浆具有良好的施工性和和易性。因此只要通过科学合理的材料配比和生产，粉煤灰完全可以替代水泥成为新建筑胶凝材料。另外利用好粉煤灰的化学性能，可以大大降低建筑成本，同时还能减少粉煤灰对环境的污染，降低环保成本，做好绿色环保的工程项目。因此探究合适的粉煤灰掺量和化学机理，充分利用粉煤灰的良好性能，可以推动建筑业的进一步发展。
　　参考文献
　　[1] 饶运章.降低胶结充填成本的途径及应用[J].中国矿业，2014，（05）：34-38.
　　[2] 张磊，吕宪俊，金子桥.粉煤灰胶凝活性及在矿山胶结充填中的研究与应用[J].矿业研究与开发，2015，（07）：38-39.
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