粉煤灰的微集料效应是指其微细颗粒均匀分布于水泥浆体基相中，充当微小集料填充孔隙和毛细孔，从而改善掺混体系的孔结构、增大密实度并降低需水量。这一效应的核心在于粉煤灰颗粒与水泥水化产物的协同作用，其作用机理可从以下三方面解析：
填充作用：粉煤灰颗粒尺度在5.012~19.953μm范围内时物理活性佳，能有效填充水泥颗粒间的空隙。中等细度的粉煤灰颗粒可减小水泥砂浆的填充水需求，使浆体体积增加，改善混凝土粘聚性并抑制离析泌水。实验表明，粉煤灰掺量增加可降低混凝土干缩数值，25%掺量时180天干缩值较基准混凝土下降，证明其填充作用能减少裂缝产生概率。
分散润滑作用：粉煤灰中的球形玻璃体可吸附水膜形成保水层，阻止水泥颗粒相互粘聚，打破水泥浆的絮凝结构。这种分散效应使水分均匀分布，提高浆体均匀性，从而改善新拌混凝土流动性。随粉煤灰掺量增加，拌和物塌落度与扩展度显著提升，初始塌落度200mm的基准混凝土2小时后损失达150mm，而掺15%粉煤灰后仅损失50mm。
微级配优化作用：粉煤灰颗粒与未水化水泥颗粒构成连续微级配，细化混凝土孔结构。其颗粒形态效应和微集料效应在掺量较小时更明显，通常减水率可达7%~10%。球形细颗粒含量越多，需水量越小，活性越高，能有效阻塞泌水通道，降低泌水率。