粉煤灰又稱(chēng)飛灰，是由燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細粉末，一般含有百分之七十的球形玻璃體顆粒，表面光滑，其平均粒徑分布約為8～20μm，比表面積為300～600m2/kg，主要成分為SiO2與Al2O3。粉煤灰具有一定含量的玻璃微珠顆粒，這些玻璃微珠顆粒均勻分散在混凝土漿體中，起“潤滑”作用，降低顆粒之間的摩擦力，改善混凝土拌合物工作性。粉煤灰中的活性成分可以與水泥水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應，提高混凝土后期強度。

(一)粉煤灰的物理性質(zhì)

粉煤灰的物理性質(zhì)是粉煤灰品質(zhì)分級、分類(lèi)的一個(gè)重要依據，具體包括以下幾方面的內容：顏色、密度、細度、需水量比等。

(1)顏色

粉煤灰的顏色受燃燒煤的條件及化學(xué)組成的影響，粉煤灰的顏色在乳白色至銀灰色或灰黑色之間變化。通常情況下，粉煤灰顏色越淺，燒失量越小，需水量也較低。隨著(zhù)粉煤灰顏色變黑，其含炭量也隨之增加，未充分然后的碳顆粒是一種松散多孔顆?？梢晕剿巴饧觿┰斐捎盟吭黾?。粉煤灰顏色可以粗略判斷其質(zhì)量好壞，生產(chǎn)實(shí)踐中遇到顏色異?，F象應加大粉煤灰質(zhì)量檢測力度，以便控制混凝土質(zhì)量。

(2)密度

粉煤灰密度是一種重要物理指標。粉煤灰的密度與其顆粒組成有關(guān)，密實(shí)顆粒比重越大，密度越大。粉煤灰密度范圍在1.77～2.43g/cm3，平均密度為2.1g/cm3。

(3)細度

粉煤灰顆粒整體的粗細程度用細度指標表示，是粉煤灰一項非常重要的性能指標。一級粉煤灰的細度不大于百分之十二，二級粉煤灰的細度不大于百分之三十。但細度只是判定粉煤灰質(zhì)量的一項指標，現今市場(chǎng)上有些粉煤灰通過(guò)磨細(或加入別的物質(zhì)進(jìn)行磨細)，雖然在細度上可以達到一級粉煤灰要求，但其需水量有時(shí)很大。因此，實(shí)踐中僅僅檢測細度進(jìn)行粉煤灰質(zhì)量驗收是不夠的。

粉煤灰細度對其質(zhì)量的影響主要體現在以下兩個(gè)方面。

1.影響粉煤灰的活性

粉煤灰越細，其活性成分參與火山灰反應的面積越大，反應能力越強，且反應速度越快，反應程度也越充分。在粉煤灰顆粒中粒徑小于45μm的顆粒對粉煤灰的活性起到積極作用，粒徑在10～20μm的顆粒對活性發(fā)揮十分有利，粉煤灰的火山灰活性通常與粒徑小于10μm的顆粒含量成正比，而大于45μm的顆?；钚院艿?。

2.影響粉煤灰的需水量比

粉煤灰與水泥的粒徑差異，兩者復合使用可以相互填充空隙，使兩者組成的混合體系空隙率降低，減少需水量。粉煤灰越細，填充效果越好，需水量比也就越低。大顆粒的粉煤灰往往燃燒補充分，炭顆粒是多孔的海綿狀顆粒，比表面積較大，能夠吸附大量的水，顆粒越粗，粉煤灰需水量比相對越大。

(4)需水量比

粉煤灰需水量比是指在一定流動(dòng)度(145mm～155mm)條件下，摻入一定量(百分之三十)粉煤灰的水泥膠砂的需水量與基準水泥膠砂(不摻粉煤灰)的需水量之比。實(shí)踐經(jīng)驗證明，粉煤灰需水量比在百分之一百零五時(shí)，在用水量與基準混凝土相同的前提下，新拌粉煤灰混凝土的和易性有可能達到與基準混凝土的水平;需水量在百分之一百左右時(shí)，摻加粉煤灰將有可能取得減水效果;而需水量在百分之九十五以下時(shí)，則可以明顯減少混凝土用水量。因此，質(zhì)量?jì)?yōu)良的粉煤灰具有一定的減水性，有人稱(chēng)其為“礦物減水劑”。需水量比是衡量粉煤灰品質(zhì)的重要指標，粉煤灰需水量越低，其輔助減水效果越好，拌合物流動(dòng)性相同混凝土的水膠比相應降低，混凝土的性能就會(huì )提升。

影響粉煤灰需水量比的因素一般包括粉煤灰的細度、顆粒級配、顆粒形狀以及燒失量等。一方面粉煤灰較小(粒徑小于20μm)的顆?？梢蕴畛渌囝w粒間的空隙，降低膠凝材料空隙率，相應地需要填充固體顆粒中的水量減少。另一方面粉煤灰中的球狀玻璃體具有滾珠軸承作用，可以減少漿體間的摩擦，在不增加用水量的情況下增加漿體流動(dòng)度。因此，在混凝土中使用質(zhì)量?jì)?yōu)良的粉煤灰一般不會(huì )增加用水量，除非含炭量較高。粉煤灰顆粒越細，細顆粒越多，減水效果越明顯，因此優(yōu)良I級粉煤灰的減水率為百分之十左右;部分II級粉煤灰也具有減水作用，但減水率較小，約百分之五左右;III級粉煤灰不但沒(méi)有減水作用，還會(huì )增加混凝土用水量。

用機械粉磨粉方法雖然可以提高粉煤灰的細度，但通常很難降低粉煤灰的需水量。首先，機械粉磨作用不能削弱粉煤灰中炭力的吸附性，相反由于顆粒減小，反而增強了炭粒對水的吸附性。其次，機械粉磨作用破壞了粉煤灰的球形顆粒形狀，使其變成帶有棱角碎塊狀，失去了球形可以的滾珠軸承潤滑作用。再者，機械粉磨作用加大了粉煤灰的比表面積，從而使粉煤灰表面需水量增加。盡管機械粉磨作用使粉煤灰顆粒減小，增強其填充效應，但上述原因形成的負面效應抵消了填充效應的正面效應，使得機械粉磨的綜合作用并不能達到降低粉煤灰需水量比的效果。

(5)活性

粉煤灰的活性(又稱(chēng)之為火山灰效應)是指粉煤灰中含有活性氧化硅(Si5O2)和活性氧化鋁(Al2O3)等在水泥的堿性水化產(chǎn)物Ca(OH)2激發(fā)下與之產(chǎn)生二次水化反應生成水化硅酸鈣(C-S-H)、水化鋁酸鈣(C-A-H)等具有水硬性特點(diǎn)的物質(zhì)，并填充于毛細孔隙內，增強了混凝土的強度。粉煤灰的活性效應是粉煤灰重要的基本效應，粉煤灰活性作用不僅與其結構形態(tài)、化學(xué)成分有關(guān)，還與玻璃體有關(guān)。由于粉煤灰是利用水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應，用粉煤灰等量取代水泥易造成早期強度降低，使用時(shí)應注意采取措施。粉煤灰等量取代水泥，隨著(zhù)粉煤灰比例用量的增加，水泥的用量相對減少，水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2隨粉煤灰摻量的增加而減少，粉煤灰中的活性二氧化硅、氧化鋁跟水化反應生成的Ca(OH)2作用生成的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的速度和數量都相應的減少，導致混凝土早期強度增長(cháng)慢。有試驗表明，百分之十的粉煤灰3d的早期抗壓強度相對于空白組分別下降了百分之十四點(diǎn)六，百分之二十的粉煤灰3d的早期抗壓強度下降了百分之二十九點(diǎn)三，百分之三十摻量的粉煤灰3d的早期抗壓強度下降了百分之三十三點(diǎn)一，摻量越高，混凝土早期強度下降的越多。