粉煤灰的礦物相粉煤灰主要由玻璃和晶體礦物組成。

煤粉在鍋爐燃燒溫度較高，冷卻速度較快時，粉煤灰的玻璃含量較多，當冷卻速度較慢時，玻璃體容易析晶，燃燒溫度較低時，則玻璃體也少。

粉煤灰在的主要晶體礦物為石英、莫來石、赤鐵礦、磁鐵礦及無水石膏。

A石英是常見的普通石英，B石英則是要在高溫條件下才能形成，表明鍋爐燃燒溫度較高，在國內許多電廠的灰樣中是見不到B石英的。

莫來石是粉煤灰冷卻過程中形成的鋁硅酸鹽（3AI2O3.2SiO2），實際含量很低且不單獨成在，而是以很微小的晶體粘附在玻璃微珠的表面，或產在玻璃微珠的體內，形成網狀骨架。

我國火電廠的粉煤灰的化學成份功能如下：

SiO2+AI2O3：硅鋁酸鹽的主要成份，其中的可容成分越多，說明粉煤的活性越好，摻加到混凝土中越易與水泥水化析出的Ca(oH)2反應，生成類似于水泥水化產物，從而增強反應物的活性。

一般說來，Sio2+Ai2O3含量越多，其28天抗壓強度比越高，兩者有一定的相關性。

Fe2O3:一直被認為是有害組份，但也有研究表明，Fe2O3在一定條件下也會起有益的作用，如含Fe2O3較多的粉煤灰對混凝土減水作用是有貢獻的，所以不能把鐵僅看作是起負作用的化學成份，要結合具體的利用方式，具體分析評價。

MgO:混凝土中的MgO可能以方鎂石的形態出現，方鎂石水反應緩慢，且會引起膨脹破壞，因此有些國家（如美國）規定粉悶灰中的MgO不得超過4%-5%。但我國對此并未做規定。

有效堿（K2O.Na2O）能加速水泥的水化反應，而且對激發粉煤灰的化學活性以及促進粉煤灰與Ca(oH)2的二次反應有利，因此有效堿是有益的化學成份。

堿集料反應但是隨著堿性物質的增加，會產生堿集料反應（堿性物質與混凝土骨料反應而使其力學性能降低），以及降低粉煤灰抑制堿集料反應的能力。因此有些國家（如美國）的標準規范對有效堿也加以限制，一般要求有效堿（以Na2O計）不超過1.5%，但我國規范未對有效堿進行規定。

CaO:一般根據原煤燃燒后灰份CaO的含量，可根據粉煤灰劃分為高鈣灰和低鈣灰，通常以10%為劃分標準。

增鈣灰：但是現在又有一種新的高鈣灰——人工增鈣灰（煤粉在燃燒時，人工噴鈣后所形成的粉煤灰）。

SO3:由于SO3過高會在混凝土材料中生面具有破壞性的鈣礬石，因此各國粉煤灰標準中都把SO3視為有害成份，我國貴標規定作為建材使用的粉煤灰中的SO3的含量必須小于3%。

燒矢量：燒矢量通常用來蘅量粉煤灰中未燃盡碳的含量。碳粒是對混凝土有害的物質，對其需水比以及抗凍性能都有不利的影響，因此其含量越低越好。國家對其有嚴格的限制，一級粉煤灰的燒矢量應小于5%，二級粉煤灰應小于8%，三級粉煤灰應小于15%。