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我國有12個省擁有火山灰資源，并且儲量豐富，但由于不同地域火山灰成因各異，其化學成分、礦物組成和物理性能差別較大，對混凝土性能的改善效果也不盡相同，所以火山灰僅在火山灰含量豐富的地區有少量應用，利用水平低。

 我國西南地區，眾多工程在建或即將建設，作為混凝土摻合料的粉煤灰資源相對緊缺，而云南騰沖、龍陵一帶分布有大量天然火山灰，資源豐富。將火山灰應用于混凝土工程，部分或全部取代粉煤灰作為混凝土摻合料，可達到改善和提高混凝土的性能，降低工程造價的目的。

天然火山灰質材料是指經磨細加工的火山灰或火山渣、玄武巖、凝灰巖、浮石巖、沸石巖、安山巖、硅藻土等具有火山灰活性的天然礦物質粉體材料。天然火山灰質材料是自身不具有或只有微弱水化活性的硅酸鹽或硅鋁酸鹽材料，常溫下，在有水的條件下，可與氫氧化鈣反應，生成凝膠性物質。 與粉煤灰類似，天然火山灰同樣具有形態效應、微集料效應和火山灰效應，天然火山灰用作混凝土摻合料的可行性是毋庸置疑的，問題的關鍵是選擇合適來源的火山灰材料，合理確定其生產工藝和物理化學特性參數，精心設計混凝土配合比，以獲得性能優良的高性能綠色混凝土。 天然火山灰質材料簡介

天然火山灰質材料微觀圖

天然火山灰質材料是指以具有火山灰性質的天然礦物材料為原料磨細制成的粉體，主要包括： 1、火山灰或火山渣：火山噴發的細粒碎屑的疏松沉積物。 2、玄武巖：火山爆發是巖漿噴出地面驟冷凝結而成的硅酸鹽巖石。 3、凝灰巖：由火山灰沉積形成的致密巖石。 4、天然沸石巖（沸石）：以堿金屬或堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物為主要成分的巖石。 5、天然浮石巖（浮石）：熔融的巖漿隨火山噴發冷凝而成的具有密集氣孔的火山玻璃巖。 6、安山巖：一種中性的鈣堿性火山巖，常與玄武巖共生。 天然火山灰質材料都含有一定數量的活性二氧化硅、活性氧化鋁等成分，這些活性成分在有水的環境下，能與氫氧化鈣發生反應，產生水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣等產物，這個反應稱為火山灰反應。 天然火山灰質材料在建筑上的應用已經有數千年的歷史，在埃及、羅馬、希臘等很多歷史建筑上都能看到它們的身影，有些建筑至今已有2000多年的歷史，足見這種材料的耐久性。 混凝土或硅酸鹽水泥中加入天然火山灰質材料能夠降低水化熱，控制大體積混凝土的溫升。同時，還能夠提高混凝土抵御硫化物腐蝕的能力，降低堿骨料反應的影響。 有些天然火山灰質材料還能大幅度降低混凝土的滲透性，提高其強度。 混凝土用天然火山灰質材料技術要求 在我國和大多數，天然火山灰普遍作為混合材用于水泥的生產，且有相應的技術標準。GB/T2847“用于水泥中的火山灰質混合材料”對用作水泥混合材的天然火山灰材料進行了規定，其中的技術條款主要偏重于粉煤灰等人工火山灰材料，且對水泥混合材的技術要求主要從滿足水泥強度的角度考慮，缺乏針對火山灰作為混凝土摻合料的相關技術規定。DL/T5273－2012“水工混凝土摻用天然火山灰質材料技術規范”和JG/T315－2011“水泥砂漿和混凝土用天然火山灰質材料”詳細規定了作為礦物摻合料使用的天然火山灰質材料的技術要求。

天然火山灰質材料品質要求/%

DL/T5273和JG/T315對天然火山灰質材料的技術要求大同小異。整體上看，JG/T315的性能指標要求要高于DL/T5273。 主要差異是對火山灰質材料需水量或流動度比上。DL/T5273考慮水工混凝土行業習慣，參照DL/T5055－2007“水工混凝土摻用粉煤灰技術規范”，提出了需水量的要求;JG/T315考慮到流動度比測定起來快捷、方便，參照GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》，采用流動度比指標，而且針對不同種類的天然火山灰質材料，規定了不同的指標值。另外一個主要差別是DL/T5273規定對SiO2、Al2O３、Fe2O３三者總比例提出了要求，JG/T315則沒有。 總體而言，DL/T5273和JG/T315的實施，對天然火山灰質材料的應用起到了積極的推動作用。 天然火山灰質材料的質量控制 作為混凝土礦物摻合料使用的天然火山灰質材料，要特別關注細度、需水量比/流動度比、燒失量、28d活性指數、SO3含量、SiO2+Al2O3+Fe2O3、堿含量等指標的穩定性，嚴格控制其波動范圍。比如，DL/T5273就規定了天然火山灰質材料的勻質性要求。

天然火山灰質材料的勻質性要求

為了有效控制天然火山灰質材料質量，可從以下幾個方面加以控制: (1)大量隨機抽樣測試天然火山灰生產廠家的成品火山灰的品質，進行統計分析，監測質量波動情況。 (2)選取品質波動范圍較大的火山灰，測試其主要品質指標，評估品質波動對膠砂和混凝土性能的影響。 (3)根據實際使用對象的工程質量標準，提出火山灰勻質性控制指標，嚴格規定取樣測試頻率及試驗內容。 摻火山灰混凝土與摻粉煤灰混凝土的對比

摻火山灰混凝土試驗配合比參數

摻粉煤灰混凝土試驗配合比參數

摻火山灰混凝土耐久性能試驗結果

由于火山灰是由粒徑不一的片狀或板狀等不規則體組成，不同于粉煤灰的球形，沒有滾珠軸承作用，因此火山灰的需水量比大于粉煤灰。火山灰質材料的特點是疏松，顆粒有空腔，內比表面積大，易吸水、易反應，所以標準稠度用水量較大，要達到泵送流動性要求需水較多，水灰比加大對混凝土強度有影響。 針對火山灰需水量大的特點，在混凝土的配制中主要采取以下措施： 1、采用緩凝高效減水劑，提高相對摻量，以降低混凝土單位用水量和膠凝材料用量。 2、采用三民質火山灰，提高火山灰的加工工藝水平，進一步降低需水量比。