粉煤灰是一种人工火山灰质材料，由烟气从锅炉中带出，以粉状存在。粉煤灰本身具有微弱的胶凝值，但当以粉状及有水存在的情况下，能在常温下与氢氧化钙生成具有胶凝性的化合物。燃料煤是由有机物及无机物共同组成的。有机物主要成分是碳、氢及氧；无机物主要成分是高岭石、方解石和黄铁矿。无机物经燃烧后成灰渣，主要成分变为硅、铝、铁氧化物及一定量的钙、镁、硫氧化物。

    粉煤灰的元素组成为（质量分数）：O 47.83，Si 11.48～ 31.14，Al 6.40～22.91 ，Fe 1.90～18.51， Ca 0.30～25.21， K 0.22～3.10，Mg 0.05～1.92，Ti 0.40～1.80， S 0.03～4.75，Na 0.05～1.40， P 0.00～0.90，Cl 0.00～0.12，其他 0.50～29.12。粉煤灰在锅炉中燃烧时，其无机矿物经过分解、烧结、熔融及冷却等过程。冷却后基本可分成玻璃体及晶体矿物两类。冷却速度较快时，玻璃体含量较大；冷却速度较慢的情况下，玻璃体容易析晶。

    一般晶体矿物为石英、莫来石、磁铁矿、氧化镁、生石灰及无水石膏等，非晶体矿物为玻璃体、无定形碳及次生褐铁矿，其中玻璃体含量占50％以上。粉煤灰的结构是在粉煤灰燃烧和排除过程中形成的，比较复杂。在显微镜下观察，粉煤灰是结晶体、玻璃体及少量未燃碳组成的一个复合结构的混合体。

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