本試驗根據粉煤灰需水比指標，對福建地區採集的6種不同需水比粉煤灰進行混凝土效能試驗，研究粉煤灰需水量對混凝土效能的影響，並測試粉煤灰細度和灼燒損失，探究影響粉煤灰需水量的因素， 並提出了粉煤灰需水量的控制和改進措施，以期為混凝土生產質量控制提供參考。
1.測試原材料和測試設計。
1.1.測試原材料。
1）水泥：華潤品牌P O425R普通矽酸鹽水泥，水泥效能指標見表1;
2）細骨料：機制砂，各項指標符合GB T14684-2011《建築用砂》標準要求;
3）粗骨料：5.25mm連續級配礫石，各項指標符合GB T14685-2011《建築鵝卵石、礫石》標準要求;
4）粉煤灰：採用福建地區採集的6種不同需水比粉煤灰，效能指標見表2;
5）攪拌水：符合JGJ63-2006《混凝土用水標準》的要求;
6）高效減水劑：POINT-420HS高效高效減水劑，符合GB8076-2008《混凝土外加劑》標準要求。
1.2.實驗設計。
本試驗採用C30配合比驗證了粉煤灰對不同需水比混凝土效能的影響，設計如下
1）混合比：採用C30混合比，試驗中使用的骨料均為飽和表面幹態，混合比見表3;
2）拌合料製備及效能試驗：試驗通過固定耗水量不變，調整減水劑用量，控制混凝土拌料各托盤在（210 10）mm和（550 10）mm處的初坍落度和膨脹度，試驗專案為：初坍落度、膨脹度、含氣量、表觀密度和坍落度， 1h時間損失後的膨脹、抗壓強度和可加工性;
3）在試驗過程中，再對高效減水劑含量高於基準的試驗組進行比較，調整耗水量，使初始混合效能與固定的高效減水劑用量相當。
2.測試結果和分析。
2.1.混合效能。
混凝土混合料的實測效能如圖1和圖2所示。
從圖1可以看出，當混凝土的初始坍落度和膨脹度得到製備且耗水量固定時，減水劑含量隨著粉煤灰試樣需水量比的增加而增加，隨時間推移損失較大。 雖然提高了初坍度和膨脹度以滿足要求，但可加工性較差，因為游離水被粉煤灰吸收，混凝土中的游離水不足，導致混凝土狀態較粘稠，流速慢，減水劑用量過高易漏水， 不符合施工要求。
從圖2可以看出，粉煤灰的需水量比對混凝土的含氣量和表觀密度有不同程度的影響，隨著粉煤灰需水量比的增加，混凝土的含氣量逐漸增加，表觀密度逐漸減小。
2.2.混凝土強度。
混凝土強度資料如圖3所示，用於與固定耗水量測試進行比較。
從圖3可以看出，隨著混合粉煤灰需水量比的增加，在相同的固化年限下，試塊的抗壓強度逐漸降低，28天內最高（f2）和最低（f5）強度之差為104MPa，相差2個強度等級。 從與純水泥的強度基準比可以看出，粉煤灰與粉煤灰混合的需水比為1036%以下試樣強度參考比隨養護齡的增加而增大，F2試樣28 d強度達到水泥基準強度的1055%；需水量比高於103相反，6%樣品的28 d抗壓強度基準強度比降低，F5樣品的28 d強度僅為水泥基準強度的808%。這是因為在混凝土中摻入低需水率的優質粉煤灰試樣對混凝土後期強度的提高有促進作用，而摻入含水率高的粉煤灰會適得其反，阻礙後期混凝土的生長。 表4比較了高效減水劑含量高於水泥基準的粉煤灰樣品的強度資料，用於調整耗水量測試。
從表4可以看出，高需水比樣品的用量固定為2在 0% 時，當耗水量增加時，達到相同的初始狀態。 同齡時，同一樣品強度分別降低2MPa和3MPa，F5樣品28 d強度僅為308mpa。結果表明：粉煤灰需水量比高會阻礙後期混凝土強度的增長，如果按固定用量調整耗水量，對混凝土強度影響較大;
3.影響粉煤灰需水量比例的因素及改善措施。
3.1.影響粉煤灰需水量比例的因素。
粉煤灰需水比的影響因素很多，經過文獻回顧和實際效能試驗比較，主要因素有粉煤灰細度、灼燒失重、顆粒形態、電廠燃煤型別以及粉煤灰是否新增其他成分。
3.1.1.細度。
細度與需水比的關係如圖4所示。
從圖4可以看出，粉煤灰的需水量比與細度不是線性的，當篩餘量在20%左右時，需水量比有乙個拐點，關係趨勢與吳斌、郭輝關於粉煤灰細度與需水比關係的研究結果大致相同， 但與楊巨集偉的研究成果不同，他認為粉煤灰的需水比與細度呈線性關係。這可能與不同地區獲得的樣品成分不同有關，也表明細度雖然影響需水率，但並不是決定性因素。
3.1.2.灼燒失重。
需水量之比與粉煤灰燃燒損失之間的關係如圖5所示。
從圖 5 中可以看出。 粉煤灰需水量比值與灼燒失量呈線性關係，與吳斌、郭輝、楊巨集偉等研究結果一致。 因此，可以推斷，粉煤灰的需水量比受灼燒失重的影響很大。
3.1.3 顆粒形態。
粉煤灰的需水率與粉煤灰的顆粒形態有很大關係。 優質粉煤灰一般以球形顆粒為主，外表面光滑，多孔成分少。 一般來說，粉煤灰中表面光滑的球形顆粒越多，相應的粉煤灰需水量比越低，多孔顆粒越多，粉煤灰需水量比也會增加。
3.1.4.加入其他成分。
現在市面上的粉煤灰中含有大量未充分燃燒的煤渣，經過兩次細磨，會與石粉、煤矸石粉等物質混合，大大降低了粉煤灰的活性和強度，也影響了粉煤灰的需水比。
3.2. 改進或預防措施。
3.2.1、粉煤灰廠家質量有所提高。
1）從以上分析可以看出，粉煤灰的細度和灼燒失重對粉煤灰的需水比影響很大。粉煤灰的細度可以通過改進研磨工藝來實現。 合肥水泥設計研究院研發了一種半終磨工藝，不僅可以有效降低粉煤灰的需水比，還有助於提高系統的粉磨效率，降低功耗。
2）粉煤灰灼燒損失是表徵粉煤灰中未燃燒有機物（包括碳顆粒）量的重要指標。一般認為，粉煤灰的著火損失越大，其中未燃燒的碳量就越大，導致需水量增加。 減少粉煤灰的著火損失，就是要使粉煤灰燃燒得更充分，降低其含碳量。 然而，對於發電廠來說，這將導致更高的成本。
3.2.2、攪拌站在工廠進行檢查。
1）粉煤灰的需水量與粉煤灰的細度和灼燒失重密切相關，當粉煤灰進入廠房時，攪拌站可以測試其細度指數和灼燒損失指數。由於點火失重試驗精度高，耗時長，可定期抽樣檢測。 也可以做乙個簡單的需水比試驗：取一定量的粉煤灰和一定量的水，攪拌均勻進行水泥漿膨脹，如果膨脹大於規定值，則初步判斷需水比符合要求，如果膨脹小於規定值， 認為粉煤灰需水比不符合要求。
2）對於摻有石粉、煤矸石等物質的粉煤灰，從顏色和手感上可以區分，優質粉煤灰的顏色從淡黃色到灰色不等，手工研磨更靈活，劣質粉煤灰顏色為黑色，起泡攪拌後會有油漬。
3.2.3.高需水率粉煤灰施用措施。
面對目前行業正在降低成本的局面，許多攪拌站受制於經濟和供應壓力，只能使用需水率高的粉煤灰，可以進行調整，將此類粉煤灰帶來的風險降到最低。 例如，減少礦物外加劑中粉煤灰的用量，適當摻入或增加礦粉的用量，並在實驗室進行驗證; 或適當增加配合比中的耗水量，在實驗室增加耗水量後測試混凝土的效能; 增加混合比中的耗水量比在生產或現場工人隨意加水更可控，避免了嚴重的過量加水，還可以在一定程度上減少應用高需水量比對粉煤灰的影響。
4 結論。 通過對福建地區不同需水比粉煤灰的效能試驗和混凝土試驗，得出以下結論：
1）粉煤灰的需水比對混凝土效能影響很大。隨著需水比的增加，混凝土所需的高效減水劑用量增加，導致混凝土的可加工性差，增加了混凝土的生產成本。 同時，需水比過高，也對混凝土的強度產生不利影響。
2）影響粉煤灰需水量的因素很多，其中粉煤灰本身的細度和灼燒失重影響很大，尤其是灼燒失重過高的粉煤灰，會顯著增加粉煤灰的需水量。
3）現在市場上的粉煤灰質量參差不齊，混凝土攪拌站需要對進入廠房的粉煤灰進行嚴格的檢查，避免生產中使用劣質粉煤灰造成生產異常甚至強度不足等隱患。