本试验根据粉煤灰需水比指标，对福建地区采集的6种不同需水比粉煤灰进行混凝土性能试验，研究粉煤灰需水量对混凝土性能的影响，并测试粉煤灰细度和灼烧损失，探究影响粉煤灰需水量的因素， 并提出了粉煤灰需水量的控制和改进措施，以期为混凝土生产质量控制提供参考。
1.测试原材料和测试设计。
1.1.测试原材料。
1）水泥：华润品牌P O425R普通硅酸盐水泥，水泥性能指标见表1;
2）细骨料：机制砂，各项指标符合GB T14684-2011《建筑用砂》标准要求;
3）粗骨料：5.25mm连续级配砾石，各项指标符合GB T14685-2011《建筑鹅卵石、砾石》标准要求;
4）粉煤灰：采用福建地区采集的6种不同需水比粉煤灰，性能指标见表2;
5）搅拌水：符合JGJ63-2006《混凝土用水标准》的要求;
6）高效减水剂：POINT-420HS高效高效减水剂，符合GB8076-2008《混凝土外加剂》标准要求。
1.2.实验设计。
本试验采用C30配合比验证了粉煤灰对不同需水比混凝土性能的影响，设计如下
1）混合比：采用C30混合比，试验中使用的骨料均为饱和表面干态，混合比见表3;
2）拌合料制备及性能试验：试验通过固定耗水量不变，调整减水剂用量，控制混凝土拌料各托盘在（210 10）mm和（550 10）mm处的初坍落度和膨胀度，试验项目为：初坍落度、膨胀度、含气量、表观密度和坍落度， 1h时间损失后的膨胀、抗压强度和可加工性;
3）在试验过程中，再对高效减水剂含量高于基准的试验组进行比较，调整耗水量，使初始混合性能与固定的高效减水剂用量相当。
2.测试结果和分析。
2.1.混合性能。
混凝土混合料的实测性能如图1和图2所示。
从图1可以看出，当混凝土的初始坍落度和膨胀度得到制备且耗水量固定时，减水剂含量随着粉煤灰试样需水量比的增加而增加，随时间推移损失较大。 虽然提高了初坍度和膨胀度以满足要求，但可加工性较差，因为游离水被粉煤灰吸收，混凝土中的游离水不足，导致混凝土状态较粘稠，流速慢，减水剂用量过高易漏水， 不符合施工要求。
从图2可以看出，粉煤灰的需水量比对混凝土的含气量和表观密度有不同程度的影响，随着粉煤灰需水量比的增加，混凝土的含气量逐渐增加，表观密度逐渐减小。
2.2.混凝土强度。
混凝土强度数据如图3所示，用于与固定耗水量测试进行比较。
从图3可以看出，随着混合粉煤灰需水量比的增加，在相同的固化年限下，试块的抗压强度逐渐降低，28天内最高（f2）和最低（f5）强度之差为104MPa，相差2个强度等级。 从与纯水泥的强度基准比可以看出，粉煤灰与粉煤灰混合的需水比为1036%以下试样强度参考比随养护龄的增加而增大，F2试样28 d强度达到水泥基准强度的1055%；需水量比高于103相反，6%样品的28 d抗压强度基准强度比降低，F5样品的28 d强度仅为水泥基准强度的808%。这是因为在混凝土中掺入低需水率的优质粉煤灰试样对混凝土后期强度的提高有促进作用，而掺入含水率高的粉煤灰会适得其反，阻碍后期混凝土的生长。 表4比较了高效减水剂含量高于水泥基准的粉煤灰样品的强度数据，用于调整耗水量测试。
从表4可以看出，高需水比样品的用量固定为2在 0% 时，当耗水量增加时，达到相同的初始状态。 同龄时，同一样品强度分别降低2MPa和3MPa，F5样品28 d强度仅为308mpa。结果表明：粉煤灰需水量比高会阻碍后期混凝土强度的增长，如果按固定用量调整耗水量，对混凝土强度影响较大;
3.影响粉煤灰需水量比例的因素及改善措施。
3.1.影响粉煤灰需水量比例的因素。
粉煤灰需水比的影响因素很多，经过文献回顾和实际性能试验比较，主要因素有粉煤灰细度、灼烧失重、颗粒形态、电厂燃煤类型以及粉煤灰是否添加其他成分。
3.1.1.细度。
细度与需水比的关系如图4所示。
从图4可以看出，粉煤灰的需水量比与细度不是线性的，当筛余量在20%左右时，需水量比有一个拐点，关系趋势与吴斌、郭辉关于粉煤灰细度与需水比关系的研究结果大致相同， 但与杨宏伟的研究成果不同，他认为粉煤灰的需水比与细度呈线性关系。这可能与不同地区获得的样品成分不同有关，也表明细度虽然影响需水率，但并不是决定性因素。
3.1.2.灼烧失重。
需水量之比与粉煤灰燃烧损失之间的关系如图5所示。
从图 5 中可以看出。 粉煤灰需水量比值与灼烧失量呈线性关系，与吴斌、郭辉、杨宏伟等研究结果一致。 因此，可以推断，粉煤灰的需水量比受灼烧失重的影响很大。
3.1.3 颗粒形态。
粉煤灰的需水率与粉煤灰的颗粒形态有很大关系。 优质粉煤灰一般以球形颗粒为主，外表面光滑，多孔成分少。 一般来说，粉煤灰中表面光滑的球形颗粒越多，相应的粉煤灰需水量比越低，多孔颗粒越多，粉煤灰需水量比也会增加。
3.1.4.加入其他成分。
现在市面上的粉煤灰中含有大量未充分燃烧的煤渣，经过两次细磨，会与石粉、煤矸石粉等物质混合，大大降低了粉煤灰的活性和强度，也影响了粉煤灰的需水比。
3.2. 改进或预防措施。
3.2.1、粉煤灰厂家质量有所提高。
1）从以上分析可以看出，粉煤灰的细度和灼烧失重对粉煤灰的需水比影响很大。粉煤灰的细度可以通过改进研磨工艺来实现。 合肥水泥设计研究院研发了一种半终磨工艺，不仅可以有效降低粉煤灰的需水比，还有助于提高系统的粉磨效率，降低功耗。
2）粉煤灰灼烧损失是表征粉煤灰中未燃烧有机物（包括碳颗粒）量的重要指标。一般认为，粉煤灰的着火损失越大，其中未燃烧的碳量就越大，导致需水量增加。 减少粉煤灰的着火损失，就是要使粉煤灰燃烧得更充分，降低其含碳量。 然而，对于发电厂来说，这将导致更高的成本。
3.2.2、搅拌站在工厂进行检查。
1）粉煤灰的需水量与粉煤灰的细度和灼烧失重密切相关，当粉煤灰进入厂房时，搅拌站可以测试其细度指数和灼烧损失指数。由于点火失重试验精度高，耗时长，可定期抽样检测。 也可以做一个简单的需水比试验：取一定量的粉煤灰和一定量的水，搅拌均匀进行水泥浆膨胀，如果膨胀大于规定值，则初步判断需水比符合要求，如果膨胀小于规定值， 认为粉煤灰需水比不符合要求。
2）对于掺有石粉、煤矸石等物质的粉煤灰，从颜色和手感上可以区分，优质粉煤灰的颜色从淡黄色到灰色不等，手工研磨更灵活，劣质粉煤灰颜色为黑色，起泡搅拌后会有油渍。
3.2.3.高需水率粉煤灰施用措施。
面对目前行业正在降低成本的局面，许多搅拌站受制于经济和供应压力，只能使用需水率高的粉煤灰，可以进行调整，将此类粉煤灰带来的风险降到最低。 例如，减少矿物外加剂中粉煤灰的用量，适当掺入或增加矿粉的用量，并在实验室进行验证; 或适当增加配合比中的耗水量，在实验室增加耗水量后测试混凝土的性能; 增加混合比中的耗水量比在生产或现场工人随意加水更可控，避免了严重的过量加水，还可以在一定程度上减少应用高需水量比对粉煤灰的影响。
4 结论。 通过对福建地区不同需水比粉煤灰的性能试验和混凝土试验，得出以下结论：
1）粉煤灰的需水比对混凝土性能影响很大。随着需水比的增加，混凝土所需的高效减水剂用量增加，导致混凝土的可加工性差，增加了混凝土的生产成本。 同时，需水比过高，也对混凝土的强度产生不利影响。
2）影响粉煤灰需水量的因素很多，其中粉煤灰本身的细度和灼烧失重影响很大，尤其是灼烧失重过高的粉煤灰，会显著增加粉煤灰的需水量。
3）现在市场上的粉煤灰质量参差不齐，混凝土搅拌站需要对进入厂房的粉煤灰进行严格的检查，避免生产中使用劣质粉煤灰造成生产异常甚至强度不足等隐患。