粉煤灰是一种燃煤副产物，含有活性SiO2、Al2O3和Fe2O3等。粉煤灰具有火山灰效应、形态效应和微集料填充效应，可显著提高混凝土的耐久性、抗裂性和抗渗性等性能。但是粉煤灰还含有一定量的烧失量，即粉煤灰在燃烧过程中失去物质（未燃尽碳）的质量百分比，是粉煤灰最重要的质量指标之一。粉煤灰烧失量会加大混凝土坍落度损失、增加用水量、降低强度等，是一种有害成分。

聚羧酸减水剂已广泛用于混凝土的生产，可吸附于水泥或辅助胶凝材料表面上，具有减少用水量、促进水泥水化和增加流动性等作用，而目前针对粉煤灰中烧失量对聚羧酸减水剂作用的研究尚较薄弱。本文通过灼烧法调节粉煤灰烧失量，并研究了烧失量对聚羧酸减水剂作用的影响及相关机理，以期为粉煤灰和聚羧酸减水剂的使用提供参考。

1实验

1.1原材料

1.2获取不同烧失量粉煤灰试验方法

称取粉煤灰，放于数显鼓风干燥箱中100℃干燥直至恒重，消耗掉其中水分，精确至0.0001g置于已灼烧恒温的瓷坩锅中，将盖斜置于坩锅上，放在人工智能箱式电阻炉中从低温开始逐渐升高温度，在950℃下灼烧15～20min，取出坩锅置于干燥器中冷却至室温，称量，反复灼烧，直至恒量。再将灼烧后的粉煤灰与灼烧前的粉煤灰进行1:1复配，从而获取烧失量含量为16.63%、8.315%、0%的粉煤灰。

1.3不同理化特性粉煤灰对聚羧酸减水剂的吸附动力学测试

利用紫外可见分光光度计测试不同理化特性粉煤灰对聚羧酸减水剂的吸附动力学。首先通过测试聚羧酸减水剂溶液在190～300nm内的紫外吸收光谱并确定特征吸收波长，在此波长下分别测定质量分数为0.6g/L～0.8g/L的聚羧酸减水剂溶液的吸光度，绘制标准吸收曲线。

将1g粉煤灰加入到100mL浓度为5g/L的减水剂溶液中，在25℃下恒温搅拌。每隔15min提取悬浮液，采用离心机在4000r/min的转速下离心10min，提取上清液并测出吸光度值，直至180min。根据标准吸收曲线计算出吸附后的溶液浓度。根据式(1)计算吸附量，绘制吸附动力学曲线，并选择适当的吸附模型进行拟合处理。

Qad=(C0－C)·ν/W⑴

式中：Qad为吸附量，mg/g；C0为溶液初始浓度，mg/L；C为溶液吸附后浓度，mg/L；v为溶液体积，L；W为粉煤灰质量，g。

1.4 XRD分析测试

使用由日本岛津公司生产的XRD-7000型X射线衍射仪，设备的扫描管电流为30mA，管电压为40kV。测试时设置的扫描范围为5～55°，步宽为0.08°，扫描频率为8°/min。

1.5热分析测试

使用由德国耐驰公司生产的STA449F3型同步热分析仪，选取氩气作为测试保护气，温度范围设定为50～550°，升温速率为10℃/min。

1.6水泥净浆流动度测试

1.7线性膨胀率测试。

所用仪器为由美国洪堡公司生产的H-3250D型比长仪(标准杆长度为295mm)，测得净浆试件设定龄期长度(记为L1)，计算出膨胀量(L1－L0)与初始长度(L0)的比值，根据公式(2)计算得到净浆试件的线性膨胀率。

L=(L0－L1)/L0×100%⑵

2结果与讨论

2.1不同烧失量粉煤灰对聚羧酸减水剂吸附量的影响

通过测试质量分数为6g/L～8g/L的聚羧酸减水剂溶液在190～300nm内的紫外吸收光谱并确定特征吸收波长。图1（a）为聚羧酸减水剂的特征吸收波长，由图可知，聚羧酸减水剂的特征吸收波长（λ）为193nm。试验中，在λ=193nm的条件下分别测定对应的吸光度值，在浓度200mg/L至1000mg/L与吸光度成明显的线性关系，绘制标准吸收曲线如图1（b）所示。

由图2可知，随着时间的延长，粉煤灰对聚羧酸减水剂的吸附量逐渐增大。整个吸附过程可分为三个阶段，第一阶段为0～15min，此阶段粉煤灰迅速吸附减水剂，吸附量的增大较为明显；第二阶段为45～75min，在此阶段内烧失量为16.63%和8.315%的粉煤灰吸附量仍呈上升趋势，但上升速率放缓，而烧失量为0%的粉煤灰对减水剂的吸附已经基本稳定；第三阶段为75～120min，在此阶段所有粉煤灰吸附量基本保持稳定。随着粉煤灰烧失量的增加，对于聚羧酸减水剂的吸附量越来越大。未燃尽的碳颗粒能有效吸附减水剂分子。

2.2粉煤灰烧失量对掺减水剂水泥水化产物的影响

由图3（a）中各个矿物特征峰强度可以看出，水化28天龄期时，XRD图谱中存在明显的钙矾石与Ca(OH)2特征峰，并且也能够看到C2S、C3S的特征峰。

图3（a）中烧失量为16.63%的粉煤灰试件钙矾石衍射峰与氢氧化钙衍射峰低于粉煤灰烧失量为8.315%、0%的试件。钙矾石的衍射峰强度和Ca(OH)2衍射峰强度随着粉煤灰烧失量的增加而降低。因为减水剂有极强的分散作用，提高了颗粒间的反应，促进水化产物的生成。高烧失量中较多的碳离子会吸附减水剂分子，影响钙矾石与氢氧化钙的生成。

在不同烧失量粉煤灰的净浆试件热分析图3（b）中，可以观察到钙矾石、AFm和Ca(OH)2失重峰。在50～150℃的区间内主要为钙矾石的分解温度区间，出现了钙矾石失重峰，在温度上升到400～500℃的区间是Ca(OH)2的主要分解温度区间，出现Ca(OH)2的失重峰。三种不同烧失量粉煤灰试件在龄期为28天时的钙矾石失重峰与Ca(OH)2失重峰有明显差异。烧失量为16.63%的高烧失量粉煤灰试件的钙矾石与氢氧化钙失重峰低于粉煤灰烧失量为8.315%、0%的试件，这与上述XRD分析一致。

2.3粉煤灰烧失量对掺混凝土外加剂水泥力学性能的影响

从图4(a)中可以看出，所有砂浆试件的抗压强度随着龄期的增长而增大，分别从7天龄期的19.05MPa、22.1MPa、25.77MPa提升到28天龄期的27MPa、31.86MPa、35.27MPa，其中,能明显看出低烧失量粉煤灰有利于强度的提高，高烧失量则对强度发展不利。这是因为粉煤灰中的碳颗粒会吸附水泥中的减水剂，减少了减水剂在水泥浆体中的有效浓度，影响了聚羧酸减水剂通过改善砂浆结构并提高密实度的能力，最终不利于水泥强度的发展。

由图4(b)能够看到，粉煤灰烧失量对掺减水剂水泥胶砂系统试件抗折强度的变化规律基本与上述抗压强度变化规律相似，所有砂浆试件的抗折强度随着龄期的增长而增大，分别从7天龄期的4.2MPa、4.85MPa、5.9MPa提升到28天龄期的6.62MPa、7.26MPa、7.46MPa，试件抗折强度随着烧失量的增大而降低。

2.4粉煤灰烧失量对掺混凝土外加剂水泥净浆流动度的影响

由图5可得三种不同烧失量水泥浆体的初始流动度分别为288mm、324mm和335mm，水化60min的流动度分别为153mm、261mm、305mm。随着粉煤灰烧失量的增加流动度逐渐降低，这是因为聚羧酸减水剂含有长链分子结构，这些分子能吸附在水泥颗粒的表面。吸附后，聚羧酸分子的长链部分伸展到水泥浆体中，从而产生斥力推动水泥颗粒相互分散，这种分散作用减少了水泥颗粒之间的吸引力和凝聚力，使得水泥颗粒更易于移动，从而提高了水泥浆体的流动性，但高烧失量粉煤灰通常含有较多的未燃尽碳。这些碳颗粒具有较高的比表面积和吸附能力，会吸附大量的聚羧酸减水剂分子，由于减水剂在水泥浆体中的有效浓度降低，导致其分散水泥颗粒的能力也随之减弱。

3结论

⑴通过吸附动力学测试分析得出：随着粉煤灰烧失量的增加，对于聚羧酸减水剂的吸附量越来越大。烧失量越大，粉煤灰中未燃尽碳越多，碳颗粒能有效吸附减水剂分子。

⑵通过XRD分析和热分析得出：粉煤灰烧失量能影响聚羧酸减水剂在水泥水化中的作用。高烧失量粉煤灰水泥能够通过吸附聚羧酸减水剂分子，影响减水剂促进水泥水化产物钙矾石与氢氧化钙的产生。

⑶通过力学性能变化分析得到：烧失量越高越能抑制聚羧酸减水剂对水泥砂浆试件力学性能的提高的作用。

⑷通过水泥净浆流动度变化分析得到：高烧失量粉煤灰中的未燃尽碳吸附了减水剂分子，降低了减水剂分散水泥颗粒的能力，进而减弱了其提高水泥浆体流动性的效果。（来源：《广东建材》2025.07）