(1)溫峰削減和形貌效應

粉煤灰能顯著地降低水泥水化產生的溫升。因為它的摻入，在保持混凝土的膠結材總量不變的條件下，相應地降低了混凝土中水泥的用量。因而，水泥的水化熱量降低，摻量增大時，降低更多。盡管其本身在混凝土中將產生火山灰反應，要放出水化熱，但是，這種反應滯后于混凝土中的水泥水化反應，而且時間也拉得很長，其反應熱可以忽略。所以，粉煤灰有良好的溫峰削減效應，能減少因溫升過大造成的混凝土開裂，提高混凝土的體積穩定性。粉煤灰顆粒絕大多數為玻璃球體，摻入混凝土中可減小內摩擦力，從而減少混凝土中用水量，并使混凝土孔結構得到改善，孔徑不斷細化，孔道曲折程度增大，因此，摻粉煤灰混凝土具有良好的抗滲透能力。

(2)火山灰活性效應和吸附作用

粉煤灰顆粒含有活性SiO2和Al2O3,它們不斷吸收水泥水化生成的Ca(OH)2,生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，并和游離石灰以及高堿度水化硅酸鈣產生二次反應，生成強度更高、穩定性更優、數量更多的低堿度水化硅酸鈣，改善水化膠凝物質的組成，并減少或消除了游離石灰，且粉煤灰混凝土水化時產生的大量C一S一H凝膠會吸收和固定大量Na+,K+和氯化物，使混凝土孔溶液中的有效堿和氯離子含量大大減少，因而有效抑制堿一集料反應，減少氯離子的侵蝕。

(3)微集料填充效應

水泥粒子之間填充性并不好，通常其平均粒徑為20~30μm,而粉煤灰(I,Ⅱ級)的平均粒徑比水泥小，超細粉煤灰更小，平均粒徑3~6μm。因此，如果在水泥中摻入粉煤灰，則可大幅度改善膠凝材料顆粒的填充性，提高水泥石的致密度。純粉煤灰的相對密度比水泥的相對密度要小，在取代細度相近、重量相當的水泥時，可使細顆粒含量增多，這些顆粒填充在水泥粒子之間和界面的空隙中，使水泥石結構和界面結構更為致密。同時，粉煤灰中活性成分火山灰反應生成的水化硅酸鈣C一S一H凝膠，能填塞了水泥石中毛細孔隙，堵塞滲透通道，從而使混凝土的抗滲性大幅提高。這樣，水和侵蝕介質難以進入混凝土的內部，因而極大地提高了混凝土的耐久性。以上效應或作用協同發揮，極大的提高了混凝土的耐久性。