我国有12个省拥有火山灰资源，并且储量丰富，但由于不同地域火山灰成因各异，其化学成分、矿物组成和物理性能差别较大，对混凝土性能的改善效果也不尽相同，所以火山灰仅在火山灰含量丰富的地区有少量应用，利用水平低。

我国西南地区，众多工程在建或即将建设，作为混凝土掺合料的粉煤灰资源相对紧缺，而云南腾冲、龙陵一带分布有大量天然火山灰，资源丰富。将火山灰应用于混凝土工程，部分或全部取代粉煤灰作为混凝土掺合料，可达到改善和提高混凝土的性能，降低工程造价的目的。

天然火山灰质材料是指经磨细加工的火山灰或火山渣、玄武岩、凝灰岩、浮石岩、沸石岩、安山岩、硅藻土等具有火山灰活性的天然矿物质粉体材料。天然火山灰质材料是自身不具有或只有微弱水化活性的硅酸盐或硅铝酸盐材料，常温下，在有水的条件下，可与氢氧化钙反应，生成凝胶性物质。 与粉煤灰类似，天然火山灰同样具有形态效应、微集料效应和火山灰效应，天然火山灰用作混凝土掺合料的可行性是毋庸置疑的，问题的关键是选择合适来源的火山灰材料，合理确定其生产工艺和物理化学特性参数，精心设计混凝土配合比，以获得性能优良的高性能绿色混凝土。 天然火山灰质材料简介

天然火山灰质材料微观图

天然火山灰质材料是指以具有火山灰性质的天然矿物材料为原料磨细制成的粉体，主要包括： 1、火山灰或火山渣：火山喷发的细粒碎屑的疏松沉积物。 2、玄武岩：火山爆发是岩浆喷出地面骤冷凝结而成的硅酸盐岩石。 3、凝灰岩：由火山灰沉积形成的致密岩石。 4、天然沸石岩（沸石）：以碱金属或碱土金属的含水铝硅酸盐矿物为主要成分的岩石。 5、天然浮石岩（浮石）：熔融的岩浆随火山喷发冷凝而成的具有密集气孔的火山玻璃岩。 6、安山岩：一种中性的钙碱性火山岩，常与玄武岩共生。 天然火山灰质材料都含有一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等成分，这些活性成分在有水的环境下，能与氢氧化钙发生反应，产生水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等产物，这个反应称为火山灰反应。 天然火山灰质材料在建筑上的应用已经有数千年的历史，在埃及、罗马、希腊等很多历史建筑上都能看到它们的身影，有些建筑至今已有2000多年的历史，足见这种材料的耐久性。 混凝土或硅酸盐水泥中加入天然火山灰质材料能够降低水化热，控制大体积混凝土的温升。同时，还能够提高混凝土抵御硫化物腐蚀的能力，降低碱骨料反应的影响。 有些天然火山灰质材料还能大幅度降低混凝土的渗透性，提高其强度。 混凝土用天然火山灰质材料技术要求 在我国和大多数，天然火山灰普遍作为混合材用于水泥的生产，且有相应的技术标准。GB/T2847“用于水泥中的火山灰质混合材料”对用作水泥混合材的天然火山灰材料进行了规定，其中的技术条款主要偏重于粉煤灰等人工火山灰材料，且对水泥混合材的技术要求主要从满足水泥强度的角度考虑，缺乏针对火山灰作为混凝土掺合料的相关技术规定。DL/T5273－2012“水工混凝土掺用天然火山灰质材料技术规范”和JG/T315－2011“水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质材料”详细规定了作为矿物掺合料使用的天然火山灰质材料的技术要求。

天然火山灰质材料品质要求/%

DL/T5273和JG/T315对天然火山灰质材料的技术要求大同小异。整体上看，JG/T315的性能指标要求要高于DL/T5273。 主要差异是对火山灰质材料需水量或流动度比上。DL/T5273考虑水工混凝土行业习惯，参照DL/T5055－2007“水工混凝土掺用粉煤灰技术规范”，提出了需水量的要求;JG/T315考虑到流动度比测定起来快捷、方便，参照GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》，采用流动度比指标，而且针对不同种类的天然火山灰质材料，规定了不同的指标值。另外一个主要差别是DL/T5273规定对SiO2、Al2O３、Fe2O３三者总比例提出了要求，JG/T315则没有。 总体而言，DL/T5273和JG/T315的实施，对天然火山灰质材料的应用起到了积极的推动作用。 天然火山灰质材料的质量控制 作为混凝土矿物掺合料使用的天然火山灰质材料，要特别关注细度、需水量比/流动度比、烧失量、28d活性指数、SO3含量、SiO2+Al2O3+Fe2O3、碱含量等指标的稳定性，严格控制其波动范围。比如，DL/T5273就规定了天然火山灰质材料的匀质性要求。

天然火山灰质材料的匀质性要求

为了有效控制天然火山灰质材料质量，可从以下几个方面加以控制: (1)大量随机抽样测试天然火山灰生产厂家的成品火山灰的品质，进行统计分析，监测质量波动情况。 (2)选取品质波动范围较大的火山灰，测试其主要品质指标，评估品质波动对胶砂和混凝土性能的影响。 (3)根据实际使用对象的工程质量标准，提出火山灰匀质性控制指标，严格规定取样测试频率及试验内容。 掺火山灰混凝土与掺粉煤灰混凝土的对比

掺火山灰混凝土试验配合比参数

掺粉煤灰混凝土试验配合比参数

掺火山灰混凝土耐久性能试验结果

由于火山灰是由粒径不一的片状或板状等不规则体组成，不同于粉煤灰的球形，没有滚珠轴承作用，因此火山灰的需水量比大于粉煤灰。火山灰质材料的特点是疏松，颗粒有空腔，内比表面积大，易吸水、易反应，所以标准稠度用水量较大，要达到泵送流动性要求需水较多，水灰比加大对混凝土强度有影响。 针对火山灰需水量大的特点，在混凝土的配制中主要采取以下措施： 1、采用缓凝高效减水剂，提高相对掺量，以降低混凝土单位用水量和胶凝材料用量。 2、采用三民质火山灰，提高火山灰的加工工艺水平，进一步降低需水量比。