混凝土礦物摻合料

1、混凝土礦物摻合料 明天的混凝土將含有較少的熟料，因此明天的混凝土將含有較少的熟料，因此水泥業(yè)將成為水硬性膠凝材料業(yè)，一種向市水泥業(yè)將成為水硬性膠凝材料業(yè)，一種向市場(chǎng)提供與水拌和時(shí)能硬化的微細(xì)粉末的工業(yè)。場(chǎng)提供與水拌和時(shí)能硬化的微細(xì)粉末的工業(yè)。這種使礦物組分，而不是細(xì)磨熟料用量增大這種使礦物組分，而不是細(xì)磨熟料用量增大的做法，將有助于水泥業(yè)向更加符合各國(guó)政的做法，將有助于水泥業(yè)向更加符合各國(guó)政府提出的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)邁進(jìn)。今天的水府提出的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)邁進(jìn)。今天的水泥業(yè)沿著這個(gè)方向努力已經(jīng)是非常必要了。泥業(yè)沿著這個(gè)方向努力已經(jīng)是非常必要了。 Cements of yesterday and t

2、oday； Concrete of tomorrow P.-C.Atcin一、什么是礦物摻合料 活性氧化硅、氧化鋁和其它有效礦物為主要成分，活性氧化硅、氧化鋁和其它有效礦物為主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土綜合性在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土綜合性能，且摻量一般不小于能，且摻量一般不小于5%的具有火山灰活性或潛的具有火山灰活性或潛在水硬性的粉體材料在水硬性的粉體材料。 GB/T18736-2002高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑明確規(guī)定：用于改善混凝土耐久性能而加入的、磨細(xì)的各種礦物摻合料，又稱礦物外加劑，其主要特征是磨細(xì)礦物材料，細(xì)度比水泥顆粒小，主要用于改善混凝土的耐久

3、性和工作性能。 是混凝土的第六組分。常用的礦物摻合料有：粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、硅灰、沸石粉。礦渣：礦渣：冶煉生鐵的副產(chǎn)品，冶煉生鐵的副產(chǎn)品，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主 粉煤灰：粉煤灰：熱電廠煤粉熱電廠煤粉燃燒后的產(chǎn)物，以硅燃燒后的產(chǎn)物，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主酸鹽和鋁硅酸鹽為主二、礦物摻和料在混凝土中的作二、礦物摻和料在混凝土中的作用效應(yīng)用效應(yīng) 火山灰效應(yīng) 形態(tài)效應(yīng) 微集料效應(yīng) 界面效應(yīng)1、火山灰效應(yīng)、火山灰效應(yīng) 摻和料中的SiO2、Al2O3等潛在活性物質(zhì)與堿性物質(zhì)或石膏反應(yīng)生成水硬性物質(zhì)。 水泥的水化反應(yīng)產(chǎn)生Ca(OH)2 C2S+mHCSH+(2-x)CH C3S+nH

4、CSH+(3-x)CH 摻合料發(fā)生水化反應(yīng)的條件： 堿性物質(zhì)或硫酸鹽 + 水 + 潛在活性物質(zhì) 粉煤灰的活性7d以后才能逐漸表現(xiàn)來(lái)，反應(yīng)率28d為1.5 %5.5 %, 90d為813%, 180d為1519%之間。2、形態(tài)效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng) 由外觀形貌、表面性質(zhì)、顆粒級(jí)配等產(chǎn)生的效應(yīng)。 FA中的球形顆粒含量較高時(shí)，可增大混凝土的流動(dòng)性。 礦中尖角狀顆粒含量很多，易導(dǎo)致混凝土泌水。3、微集料效應(yīng)、微集料效應(yīng) 摻和料中的微細(xì)顆粒均勻分布在水泥漿內(nèi)，填充毛細(xì)孔，改善混凝土孔結(jié)構(gòu)和增大密實(shí)度的效應(yīng)。 混凝土中摻入適量的礦物摻合料混合均勻之后，粉體的顆粒級(jí)配更為合理，密實(shí)度提高。 提高混凝土的抗?jié)B性與抗C

5、l-1的侵蝕能力。4、界面效應(yīng)、界面效應(yīng) 摻和料與水泥熟料水化產(chǎn)生的Ca(OH)2發(fā)生火山灰反應(yīng)，減少了混凝土中Ca(OH)2的含量，從而改善界面過(guò)渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，使?jié){體界面的粘接力增強(qiáng)。 一定程度上改善混凝土的力學(xué)性能與耐久性。裂縫擴(kuò)展的裂縫擴(kuò)展的路徑和方向路徑和方向骨料骨料水泥石水泥石骨料骨料周圍周圍的過(guò)的過(guò)渡區(qū)渡區(qū) 薄弱的過(guò)渡區(qū)薄弱的過(guò)渡區(qū)骨料骨料過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū)水泥石本體水泥石本體C-S-HCH鈣礬石鈣礬石骨料骨料氫氧化鈣氫氧化鈣三、摻合料在混凝土中的作用1 1、摻合料可代替部分水泥，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益、摻合料可代替部分水泥，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益顯著。顯著。2 2、增大混凝土的后期強(qiáng)度。礦物細(xì)摻

6、料中含有活、增大混凝土的后期強(qiáng)度。礦物細(xì)摻料中含有活性的性的SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3，與水泥中的石膏及水泥水化生，與水泥中的石膏及水泥水化生成的成的Ca(OH)Ca(OH)2 2反應(yīng)，生成生成反應(yīng)，生成生成C-S-HC-S-H和和C-A-HC-A-H、水化、水化硫鋁酸鈣。提高了混凝土的后期強(qiáng)度。但是值得硫鋁酸鈣。提高了混凝土的后期強(qiáng)度。但是值得提出的是除硅灰外的礦物細(xì)摻料，混凝土的早期提出的是除硅灰外的礦物細(xì)摻料，混凝土的早期強(qiáng)度隨著摻量的增加而降低。強(qiáng)度隨著摻量的增加而降低。3 3、改善新拌混凝土的工作性。混凝土提高流、改善新拌混凝土的工作性?；炷撂岣吡鲃?dòng)性后，很容

7、易使混凝土產(chǎn)生離析和泌水，動(dòng)性后，很容易使混凝土產(chǎn)生離析和泌水，摻入礦物細(xì)摻料后，混凝土具有很好的粘摻入礦物細(xì)摻料后，混凝土具有很好的粘聚性。像粉煤灰等需水量小的摻合料還可聚性。像粉煤灰等需水量小的摻合料還可以降低混凝土的水膠比，提高混凝土的耐以降低混凝土的水膠比，提高混凝土的耐久性久性。4 4、降低混凝土溫升。水泥水化產(chǎn)生熱量，而混凝土、降低混凝土溫升。水泥水化產(chǎn)生熱量，而混凝土又是熱的不良導(dǎo)體，在大體積混凝土施工中，混凝又是熱的不良導(dǎo)體，在大體積混凝土施工中，混凝土內(nèi)部溫度可達(dá)到土內(nèi)部溫度可達(dá)到5070，比外部溫度高，產(chǎn)生，比外部溫度高，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，混凝土內(nèi)部體積膨脹，而外部混凝土隨溫度

8、應(yīng)力，混凝土內(nèi)部體積膨脹，而外部混凝土隨著氣溫降低而收縮。內(nèi)部膨脹和外部收縮使得混凝著氣溫降低而收縮。內(nèi)部膨脹和外部收縮使得混凝土中產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。摻土中產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。摻合料的加入，減少了水泥的用量，就進(jìn)一步降低了合料的加入，減少了水泥的用量，就進(jìn)一步降低了水泥的水化熱，降低混凝土溫升。水泥的水化熱，降低混凝土溫升。5 5、抑制堿、抑制堿骨料反應(yīng)。試驗(yàn)證明，礦物摻合骨料反應(yīng)。試驗(yàn)證明，礦物摻合料摻量較大時(shí)，可以有效地抑制堿料摻量較大時(shí)，可以有效地抑制堿骨料反骨料反應(yīng)。內(nèi)摻應(yīng)。內(nèi)摻3030的低鈣粉煤灰能有效地抑制堿的低鈣粉煤灰能有效地抑制堿硅反應(yīng)的有

9、害膨脹，利用礦渣抑制堿骨料反硅反應(yīng)的有害膨脹，利用礦渣抑制堿骨料反應(yīng)，其摻量宜超過(guò)應(yīng)，其摻量宜超過(guò)4040。6 6、提高混凝土的耐久性。混凝土的耐久性與、提高混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯耘c水泥水化產(chǎn)生的水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)Ca(OH)2 2密切相關(guān)，礦物細(xì)摻密切相關(guān)，礦物細(xì)摻料和料和Ca(OH)Ca(OH)2 2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了混凝土中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了混凝土中的的Ca(OH)Ca(OH)2 2含量；同時(shí)減少混凝土中大的毛細(xì)含量；同時(shí)減少混凝土中大的毛細(xì)孔，優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土最可幾孔，優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土最可幾孔徑，使混凝土結(jié)構(gòu)更加致密，提高了混凝孔徑，使混凝土

10、結(jié)構(gòu)更加致密，提高了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。性能。7、不同礦物細(xì)摻料復(fù)合使用的不同礦物細(xì)摻料復(fù)合使用的“超疊效應(yīng)超疊效應(yīng)”。不同礦物細(xì)摻料在混凝土中的作用有各自的不同礦物細(xì)摻料在混凝土中的作用有各自的特點(diǎn)，例如礦渣火山灰活性較高，有利于提特點(diǎn)，例如礦渣火山灰活性較高，有利于提高混凝土強(qiáng)度，但自干燥收縮大；摻優(yōu)質(zhì)粉高混凝土強(qiáng)度，但自干燥收縮大；摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰的混凝土需水量小，且自干燥收縮和干煤灰的混凝土需水量小，且自干燥收縮和干燥收縮都很小，在低水膠比下可保證較好的燥收縮都很小，在低水膠比下可保證較好的抗碳化性能。抗碳化性能。四、礦物細(xì)

11、粉摻和料的耐久性改善效應(yīng)四、礦物細(xì)粉摻和料的耐久性改善效應(yīng) 由于和游離石灰及高堿性水化硅酸鈣產(chǎn)由于和游離石灰及高堿性水化硅酸鈣產(chǎn)生二次水化，生成強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)、生二次水化，生成強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)、數(shù)量更多的低堿性水化硅酸鈣，改善了水化數(shù)量更多的低堿性水化硅酸鈣，改善了水化膠凝物質(zhì)的組成，并減少或消除了游離石灰，膠凝物質(zhì)的組成，并減少或消除了游離石灰，對(duì)提高混凝土耐久性作用極大。對(duì)提高混凝土耐久性作用極大。 1 1、抗硫酸鹽侵蝕性能顯著提高，因?yàn)樵谒?、抗硫酸鹽侵蝕性能顯著提高，因?yàn)樵谒嗍腥狈虿淮嬖谟坞x石灰時(shí)形成具有膨泥石中缺乏或不存在游離石灰時(shí)形成具有膨脹作用的鈣礬石反應(yīng)不能進(jìn)行；

12、脹作用的鈣礬石反應(yīng)不能進(jìn)行； 2 2、在有堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的條件下由于礦物細(xì)粉摻、在有堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的條件下由于礦物細(xì)粉摻合料的摻加在混凝土水化產(chǎn)物中形成大量低堿合料的摻加在混凝土水化產(chǎn)物中形成大量低堿水化硅酸鈣，水化硅酸鈣，它們能吸收和固定大量的鈉、鉀它們能吸收和固定大量的鈉、鉀離子從而使混凝土中的有效堿含量大大減少，離子從而使混凝土中的有效堿含量大大減少，極大地減少了堿集料反應(yīng)的危害性。極大地減少了堿集料反應(yīng)的危害性。3 3、礦物細(xì)粉摻合料的摻加它們填充集料和水泥顆、礦物細(xì)粉摻合料的摻加它們填充集料和水泥顆粒的孔隙，使混凝土結(jié)構(gòu)和界面更為致密，阻粒的孔隙，使混凝土結(jié)構(gòu)和界面更為致密，阻斷了可

13、能形成的滲透通路，使混凝土抗?jié)B性大斷了可能形成的滲透通路，使混凝土抗?jié)B性大為提高。為提高。4 4、在低水膠比情況下，摻加礦物細(xì)粉摻合料，、在低水膠比情況下，摻加礦物細(xì)粉摻合料，混凝土中的可凍水很缺乏，抗凍性大幅度提高，混凝土中的可凍水很缺乏，抗凍性大幅度提高，當(dāng)然高抗凍性與與低水膠比直接相關(guān)，但也與當(dāng)然高抗凍性與與低水膠比直接相關(guān)，但也與摻加礦物細(xì)粉摻合料密不可分，例如，水科院摻加礦物細(xì)粉摻合料密不可分，例如，水科院李金玉等人研究同為李金玉等人研究同為0.260.26的水膠比，不摻加礦的水膠比，不摻加礦物細(xì)粉摻合料的物細(xì)粉摻合料的C60C60混凝土其抗凍融循環(huán)只達(dá)混凝土其抗凍融循環(huán)只達(dá)到到F2

14、50F250，而摻加礦物細(xì)粉摻合料的混凝土抗凍，而摻加礦物細(xì)粉摻合料的混凝土抗凍融循環(huán)可達(dá)融循環(huán)可達(dá)F1000F1000以上。以上。5 5、對(duì)于碳化和鋼筋銹蝕的擔(dān)憂。、對(duì)于碳化和鋼筋銹蝕的擔(dān)憂。摻加礦物細(xì)粉摻合摻加礦物細(xì)粉摻合料的可能帶來(lái)的負(fù)面影響是混凝土的堿度降低，料的可能帶來(lái)的負(fù)面影響是混凝土的堿度降低，抗碳化能力減弱，引起保護(hù)鋼筋的能力減弱抗碳化能力減弱，引起保護(hù)鋼筋的能力減弱。但但是在低水膠比下，混凝土的堿度下降并不十分急是在低水膠比下，混凝土的堿度下降并不十分急劇。劇。蒲心誠(chéng)等人對(duì)大摻量粉煤灰水泥的堿度研究蒲心誠(chéng)等人對(duì)大摻量粉煤灰水泥的堿度研究表明粉煤灰摻量從表明粉煤灰摻量從0 0提

15、高至提高至70%70%時(shí)時(shí)pHpH值僅由值僅由12.612.6下下降至降至12.0612.06，說(shuō)明粉煤灰摻加，說(shuō)明粉煤灰摻加70%70%時(shí)，水泥膠砂的時(shí)，水泥膠砂的pHpH值仍然高于值仍然高于1212，高于配筋結(jié)構(gòu)允許的最低堿度，高于配筋結(jié)構(gòu)允許的最低堿度11.511.5。除此之外，摻加礦物細(xì)粉摻合料，在低水除此之外，摻加礦物細(xì)粉摻合料，在低水膠比時(shí)密實(shí)性很高，水分甚至氧和二氧化碳都難膠比時(shí)密實(shí)性很高，水分甚至氧和二氧化碳都難以進(jìn)入，這同樣增大了混凝土的護(hù)筋性。以進(jìn)入，這同樣增大了混凝土的護(hù)筋性。 總之，現(xiàn)代混凝土科學(xué)中最突出的兩大成總之，現(xiàn)代混凝土科學(xué)中最突出的兩大成就：其一是高效外加劑的

16、生產(chǎn)和應(yīng)用；其二是就：其一是高效外加劑的生產(chǎn)和應(yīng)用；其二是礦物細(xì)粉摻合料的的研究、應(yīng)用與發(fā)展。礦物細(xì)粉摻合料的的研究、應(yīng)用與發(fā)展。后者后者的重要意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以前僅僅為節(jié)約水泥的的重要意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了以前僅僅為節(jié)約水泥的經(jīng)濟(jì)意義和利用廢棄資源的環(huán)保意義。它涉及經(jīng)濟(jì)意義和利用廢棄資源的環(huán)保意義。它涉及到全面提高混凝土的各項(xiàng)性能，使混凝土壽命到全面提高混凝土的各項(xiàng)性能，使混凝土壽命提高到提高到50050010001000年成為可能。年成為可能。五、常用礦物摻和料（一）粉煤灰1、化學(xué)成分 粉煤灰的化學(xué)成分因煤的品種及燃燒條件而異。一粉煤灰的化學(xué)成分因煤的品種及燃燒條件而異。一般來(lái)說(shuō)，粉煤灰化學(xué)成分的變

17、動(dòng)范圍為：般來(lái)說(shuō)，粉煤灰化學(xué)成分的變動(dòng)范圍為：SiOSiO2 2含量含量約為約為40406060；AlAl2 2O O3 3含量為含量為20203030，F(xiàn)eFe2 20 03 3含量為含量為5 51010， CaOCaO含量含量2%2%8%8%，燒失量，燒失量3 38 8，SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3是粉煤灰中的主要活性成分是粉煤灰中的主要活性成分，粉，粉煤灰的燒失量主要是煤灰的燒失量主要是未燃盡碳未燃盡碳，其混凝土吸水量大，其混凝土吸水量大，強(qiáng)度低，易風(fēng)化，抗凍性差，為粉煤灰中的有害成強(qiáng)度低，易風(fēng)化，抗凍性差，為粉煤灰中的有害成分。分。指標(biāo)級(jí)別IIIIII細(xì)度（0.04

18、5mm方孔篩篩余）， 不大于122545需水量比， 不大于95105115燒失量， 不大于5815含水量， 不大于111三氧化硫， 不大于3332、粉煤灰質(zhì)量等級(jí)、粉煤灰質(zhì)量等級(jí)低鈣粉煤灰的密度一般為1.82.6g/cm3，松散容重為6001000kg/m3，GB/T15962005用于水泥和混凝土中的粉煤灰提出粉煤灰的技術(shù)要求。3、粉煤灰對(duì)混凝土性能的影響、粉煤灰對(duì)混凝土性能的影響（1）對(duì)新拌混凝土出機(jī)坍落度的影響）對(duì)新拌混凝土出機(jī)坍落度的影響 FA摻量較低時(shí)，新拌混凝土出機(jī)坍落度略有增加。 FA摻量較高時(shí)，新拌混凝土出機(jī)坍落度隨摻量的增大而下降。（2）對(duì)混凝土不同齡期抗壓強(qiáng)度的影響）對(duì)混凝

19、土不同齡期抗壓強(qiáng)度的影響 早期強(qiáng)度均低于基準(zhǔn)混凝土 FA摻量合適，28d強(qiáng)度略高于基準(zhǔn)混凝土 FA摻量過(guò)大，各齡期的強(qiáng)度均低于基準(zhǔn)混凝土（3）對(duì)漿體凝結(jié)時(shí)間的影響）對(duì)漿體凝結(jié)時(shí)間的影響 FA摻量越大，漿體的凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng) FA摻量超過(guò)30%，漿體的凝結(jié)時(shí)間漲幅增大。（4）對(duì)混凝土塑性收縮的影）對(duì)混凝土塑性收縮的影響響 FA混凝土的塑性收縮低于不摻FA混凝土 高鈣灰更有利于降低混凝土的塑性收縮（5）對(duì)混凝土抗碳化性能的影響）對(duì)混凝土抗碳化性能的影響加入摻合料消耗掉混凝土中的部分Ca(OH)2，使混凝土的總體堿度降低，繼而加速碳化進(jìn)程粉煤灰摻量30%之內(nèi)對(duì)混凝土的碳化性能影響幅度較低混凝土碳化后失去

20、對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不利（6）對(duì)混凝土抗凍融性能的影響）對(duì)混凝土抗凍融性能的影響在經(jīng)歷相同的凍融循環(huán)次數(shù)后，F(xiàn)A混凝土的相對(duì)動(dòng)彈模量低于基準(zhǔn)混凝土，說(shuō)明摻加FA后不利于混凝土的抗凍融性能4、粉煤灰使用時(shí)存在問(wèn)題和對(duì)策改善拌和物施工性，但坍落度太大時(shí)，改善拌和物施工性，但坍落度太大時(shí)，(I(I級(jí)級(jí)) )粉煤灰顆粒易上浮發(fā)生泌漿；粉煤灰顆粒易上浮發(fā)生泌漿；早期強(qiáng)度較低；大摻量時(shí)在較低氣溫下凝早期強(qiáng)度較低；大摻量時(shí)在較低氣溫下凝結(jié)緩慢；結(jié)緩慢；早期孔隙率大，碳化問(wèn)題較突出早期孔隙率大，碳化問(wèn)題較突出( (需采取對(duì)需采取對(duì)策策) )；對(duì)水敏感，在無(wú)保濕的條件下，因內(nèi)部黏對(duì)水敏感，

21、在無(wú)保濕的條件下，因內(nèi)部黏度增加，阻礙持續(xù)泌水而會(huì)加劇塑性開(kāi)裂。度增加，阻礙持續(xù)泌水而會(huì)加劇塑性開(kāi)裂。所以應(yīng)該采取的技術(shù)措施主要是 要控制坍落度盡可能小。因?yàn)樵囼?yàn)表明大摻量粉煤灰混凝土坍落度為125mm時(shí)，可相當(dāng)于180mm的普通混凝土。但由于用水量很低而不離析或泌水。注意不要過(guò)度振搗，防止粉煤灰上浮。要降低水膠比，保證大摻量粉煤灰混凝土強(qiáng)度，尤其是早期強(qiáng)度。注意及早、有效的養(yǎng)護(hù)以及足夠的濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間。初凝前后開(kāi)始覆蓋養(yǎng)護(hù)保證不失水。濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間也很重要，最好養(yǎng)護(hù)14天，至少7天。 總之：采用較低水膠比，及早地覆蓋養(yǎng)護(hù)，充足的濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間（7d）是粉煤灰在混凝土中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。（二）?；郀t礦渣粉

22、（礦粉） 礦渣是在煉鐵爐中浮于鐵水表面的熔渣，排出時(shí)礦渣是在煉鐵爐中浮于鐵水表面的熔渣，排出時(shí)用水急冷，得到粒化高爐礦渣。將粒化高爐礦渣用水急冷，得到粒化高爐礦渣。將粒化高爐礦渣經(jīng)干燥、磨細(xì)達(dá)到相當(dāng)細(xì)度且符合相應(yīng)活性指數(shù)經(jīng)干燥、磨細(xì)達(dá)到相當(dāng)細(xì)度且符合相應(yīng)活性指數(shù)的粉狀材料，細(xì)度大于的粉狀材料，細(xì)度大于350m350m2 2/kg/kg，其活性比粉煤，其活性比粉煤灰高。灰高。GB/T18046-2008GB/T18046-2008用于水泥與混凝土中的用于水泥與混凝土中的粒化高爐礦渣?；郀t礦渣指標(biāo)級(jí)別S105S95S75表面積，m2/kg500400300活性指數(shù)，7d 28d 95 105 7

23、5 95 55 75流動(dòng)度比， 95 ?；郀t礦渣在水淬時(shí)形成的大量玻璃體,具有微弱的自身水硬性。 用于高性能混凝土的礦渣粉磨至比表面積超過(guò)400m2/kg，以較充分地發(fā)揮其活性，減少泌水性。 當(dāng)?shù)V渣的比表面積超過(guò)400m2/kg后，用于很低水膠比的混凝土中時(shí)，混凝土早期的自收縮隨摻量的增加而增大；礦渣粉磨得越細(xì)，摻量越大，則低水膠比的高性能混凝土拌和物越黏稠。 用于大體積混凝土?xí)r，礦渣的比表面積宜不超過(guò)420m2/kg。 超過(guò)420m2/kg的宜用于水膠比不很低的非大體積混凝土； 礦渣顆粒多為棱形，會(huì)使混凝土拌合物需水量隨著細(xì)度提高而增加，成分也提高。綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益不好。礦粉對(duì)新拌混凝土出

24、機(jī)坍落度的影響礦粉對(duì)新拌混凝土出機(jī)坍落度的影響 礦粉摻量較低時(shí)，新拌混凝土出機(jī)坍落度增加。礦粉摻量較高時(shí)，新拌混凝土出機(jī)坍落度隨摻量的增大變化不大。礦粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響礦粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響KF的活性比FA大，僅從強(qiáng)度的角度考慮可實(shí)現(xiàn)更大摻量。早期強(qiáng)度高，摻量較低時(shí)強(qiáng)度高于基準(zhǔn)混凝土。后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)低于同等摻量的粉煤灰混凝土礦粉對(duì)漿體凝結(jié)時(shí)間的影響礦粉對(duì)漿體凝結(jié)時(shí)間的影響礦粉摻量越大，漿體的凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)漿體的凝結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)與KF的摻量基本呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。礦粉對(duì)混凝土塑性收縮的影響礦粉對(duì)混凝土塑性收縮的影響摻量在25%以內(nèi)，混凝土的塑性收縮略有增大，但增大幅度很小摻量超過(guò)25%，混凝土

25、的塑性增長(zhǎng)幅度很大，易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生粉煤灰與礦粉對(duì)混凝土塑性收縮的影響對(duì)比粉煤灰與礦粉對(duì)混凝土塑性收縮的影響對(duì)比 礦粉的特性及利弊具有潛在的水硬性，單獨(dú)加水可以緩慢水化硬化，具有潛在的水硬性，單獨(dú)加水可以緩慢水化硬化，化學(xué)活性高，在鹽類激發(fā)下，可提高活性化學(xué)活性高，在鹽類激發(fā)下，可提高活性能提高抗化學(xué)侵蝕性，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率高能提高抗化學(xué)侵蝕性，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率高化學(xué)收縮和自收縮較大化學(xué)收縮和自收縮較大比粉煤灰抗抗碳化性能較好比粉煤灰抗抗碳化性能較好比表面積超過(guò)比表面積超過(guò)400m400m2 2kkg g時(shí)不降低混凝土溫升，且時(shí)不降低混凝土溫升，且自收縮隨摻量自收縮隨摻量( (75%)75%)而增

26、大，對(duì)開(kāi)裂敏感而增大，對(duì)開(kāi)裂敏感使用路線：控制細(xì)度，加大摻量使用路線：控制細(xì)度，加大摻量在使用中不可一概而論 混凝土里摻入磨細(xì)礦渣，如果礦渣磨得偏細(xì)，或摻得不多，且環(huán)境及混凝土溫度不低，早期也不注意及時(shí)的濕養(yǎng)護(hù)（給水），這時(shí)由于其水化潛熱高于水泥，混凝土就會(huì)因硬化快、自身收縮較大，而開(kāi)裂敏感性增大；但是，如果它粉磨細(xì)度較小，或摻量很大，或環(huán)境及混凝土溫度偏低，或早期注意及時(shí)的濕養(yǎng)護(hù)，由于它起始水化時(shí)間明顯延遲（水泥用量少，pH值上升緩慢），自身收縮被濕養(yǎng)護(hù)所補(bǔ)償，混凝土開(kāi)裂敏感性就可以減小。 礦粉在商品混凝土在應(yīng)用時(shí)注意的問(wèn)題 嚴(yán)格控制礦粉的細(xì)度：不宜太細(xì)。不宜太粗，會(huì)使混凝土粘聚性下降，出現(xiàn)

27、離析和泌水，粘結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，早期強(qiáng)度下降。 注意礦粉摻量：?jiǎn)螕綍r(shí)以3040%為宜，大體積混凝土可增至50%以上（降低水化熱）；復(fù)摻時(shí)，總?cè)〈靠刂圃?0%，粉煤灰20%以內(nèi)，礦粉30%以內(nèi)。 復(fù)摻時(shí)，針對(duì)不同等級(jí)粉煤灰，選擇合適的復(fù)合比例：與級(jí)粉煤灰復(fù)合，粉煤灰控制在15%，礦粉控制在30%。與級(jí)粉煤灰復(fù)摻，最佳組合，粉煤灰控制在20%，礦粉控制在40%以內(nèi)。 注意礦粉（或礦粉和粉煤灰復(fù)摻）混凝土的養(yǎng)護(hù)：對(duì)養(yǎng)護(hù)條件要求苛刻，需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，充分發(fā)揮摻合料的作用。 注意調(diào)整混凝土的凝結(jié)時(shí)間：礦粉對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間與不摻礦粉混凝土相比，具有一定的緩凝效果。初凝、終凝時(shí)間比基準(zhǔn)混凝土推遲12h。冬季施工時(shí)

28、，控制礦粉摻量和使用早強(qiáng)型減水劑。 注意調(diào)整混凝土用水量：與高效減水劑復(fù)合使用時(shí)，具有輔助減水功能，所以在保證混凝土初始坍落度相同情況下，可以減水用水量。 （三）硅灰 硅灰又稱硅粉或硅煙灰，是從生產(chǎn)硅鐵合金或硅鋼等所排放的煙氣中收集到的顆粒極細(xì)的煙塵，色呈淺灰到深灰。硅灰的顆粒是微細(xì)的玻璃球體，部分粒子凝聚成片或球狀的粒子。其平均粒徑為0.10.2，是水泥顆粒粒徑的1/501/100，比表面積高達(dá)2.0104m2/kg。其主要成分是SiO2（占90以上），它的活性要比水泥高13倍。以10硅灰等量取代水泥，混凝土強(qiáng)度可提高25以上。1、硅灰的化學(xué)成分、硅灰的化學(xué)成分 硅粉的火山灰活性指標(biāo)高達(dá)11

29、0%，這與其化學(xué)成分有關(guān)。硅粉的SiO2含量很高，在80%以上，這種SiO2是非晶態(tài)、無(wú)定形的，易溶于堿溶液中，在早期即可與CH反應(yīng)，可以提高混凝土的早期強(qiáng)度。生成的水化硅酸鈣凝膠鈣硅比小，組織結(jié)構(gòu)致密。 2 2、硅灰的特性、硅灰的特性 硅灰可以提高混凝土的早期和后期強(qiáng)度，硅灰可以提高混凝土的早期和后期強(qiáng)度，但自干燥收縮大，且不利于降低混凝土溫但自干燥收縮大，且不利于降低混凝土溫升。因此，復(fù)摻時(shí)，可充分發(fā)揮他們的各升。因此，復(fù)摻時(shí)，可充分發(fā)揮他們的各自優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。例如，可復(fù)摻粉煤灰自優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。例如，可復(fù)摻粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期強(qiáng)度，和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期強(qiáng)度，用

30、優(yōu)質(zhì)粉煤灰降低混凝土需水量和自干燥用優(yōu)質(zhì)粉煤灰降低混凝土需水量和自干燥收縮，在加之顆粒的填充作用，使混凝土收縮，在加之顆粒的填充作用，使混凝土更密實(shí)。更密實(shí)。 由于硅灰具有高比表面積，因而其需水量很大，將其作為混凝土摻合料，須配以減水劑，方可保證混凝土的和易性。 硅粉混凝土的特點(diǎn)是特別早強(qiáng)和耐磨，很容易獲得早強(qiáng)，而且耐磨性優(yōu)良。 硅粉使用時(shí)摻量較少，一般為膠凝材料總重的510，且不高于15，通常與其它礦物摻合料復(fù)合使用。 在我國(guó)，因其產(chǎn)量低，目前價(jià)格很高，處于價(jià)格考慮，一般混凝土強(qiáng)度低于80MPa時(shí)，都不考慮摻加硅粉。 存在問(wèn)題1、摻礦物摻合料混凝土的早期開(kāi)裂問(wèn)題 收縮時(shí)開(kāi)裂的主要原因。降溫收

31、縮、干縮、自收縮等。 大量的細(xì)摻合料與高性能減水劑使用，加劇混凝土的塑性收縮，開(kāi)裂。 必須對(duì)摻入大比例摻合料的混凝土加強(qiáng)早強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，初凝后立即覆蓋，并注意二次抹面。2、礦物摻合料混凝土在較大水膠比時(shí)的碳化問(wèn)題 大摻量會(huì)使混凝土早期強(qiáng)度明顯下降。粉煤灰在混凝土中，14d以前基本上不參與水化，使水灰比增大，造成早強(qiáng)孔隙率大。 一再加快的施工速度使混凝土普遍得不到充分養(yǎng)護(hù)，早強(qiáng)孔隙率較大。 所以粉煤灰混凝土實(shí)際的碳化深度較大。 GB/T50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在一般干濕交替的環(huán)境，在水膠比較大時(shí)，控制粉煤灰的摻量。水膠比在0.50時(shí)，粉煤灰摻量在20%以內(nèi)；水膠比在0.40時(shí)

32、，粉煤灰摻量在30%以內(nèi)。 對(duì)于摻粉煤灰的混凝土，盡管前提是必須降低水膠比，但實(shí)際工程中混凝土濕養(yǎng)護(hù)齡期一般不會(huì)超過(guò)7d，大摻量粉煤灰混凝土因?yàn)榭紫堵瘦^大而碳化深度較大。為控制碳化，必須增加濕養(yǎng)護(hù)。3、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與工程現(xiàn)場(chǎng)間的關(guān)系和差異 混凝土的開(kāi)裂在很大程度上取決于試件尺寸、養(yǎng)護(hù)經(jīng)過(guò)和環(huán)境條件。 實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場(chǎng)存在困難（試件小，構(gòu)件大；試件變形只有，構(gòu)件變形受約束；試件制作與養(yǎng)護(hù)條件固定，構(gòu)件工作環(huán)境多變；試驗(yàn)條件認(rèn)為設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)情況隨即變化）六、六、超細(xì)粉在混凝土中的功能超細(xì)粉在混凝土中的功能和機(jī)理和機(jī)理填充效應(yīng)流化效應(yīng)增強(qiáng)效應(yīng)耐久性效應(yīng)（1 1）超細(xì)粉的填充效應(yīng)）超細(xì)粉的填充效應(yīng)圖圖2 2

33、 粒子組合與空隙率的變化粒子組合與空隙率的變化 （2 2）超細(xì)粉的流化效應(yīng)）超細(xì)粉的流化效應(yīng)水膠比水膠比29%，外摻萘系高效減水劑，外摻萘系高效減水劑NF0.9%，測(cè)定凈漿流動(dòng)性，測(cè)定凈漿流動(dòng)性水泥：超細(xì)粉水泥：超細(xì)粉超細(xì)粉品種超細(xì)粉品種100100：0 09595：5 59090：10108080：20207070：3030100%100%超細(xì)粉超細(xì)粉* *不摻不摻NFNF摻摻NFNFNZNZ（7000cm7000cm2 2/g/g）/ /255255242242不流不流動(dòng)動(dòng)不流動(dòng)不流動(dòng) 不流動(dòng)不流動(dòng)不流不流動(dòng)動(dòng)BFSBFS（6820cm6820cm2 2/g/g）/ /2602602652

34、652702702802808080285285PSPS（6800cm6800cm2 2/g/g）/ /2652652702702752752852858585280280NZ-SFNZ-SF/ /250250260260170170不流動(dòng)不流動(dòng)NZ-BFSNZ-BFS（7000cm7000cm2 2/g/g）/ /265265258258246246215215水泥水泥（2800cm2800cm2 2/g/g）240240/ / / / /圖圖3 3 高效減水劑固定摻量（高效減水劑固定摻量（0.9%0.9%）超細(xì)粉摻量對(duì)漿）超細(xì)粉摻量對(duì)漿體流動(dòng)性的影響體流動(dòng)性的影響不同減水劑摻量下的凈漿流動(dòng)

35、度不同減水劑摻量下的凈漿流動(dòng)度 NO.NO.膠結(jié)材料的組成膠結(jié)材料的組成（% %）高效減水劑摻量（高效減水劑摻量（% %）0.40.40.50.50.60.60.70.70.80.81 1水泥水泥1001001291291381381551551901902352352 2水泥水泥8080，礦渣，礦渣20201251251361361851852302302652653 3水泥水泥8080，磷渣，磷渣20201321321701702152152502502702704 4水泥水泥8080，沸石，沸石2020/ / /130130195195237237圖圖4 4 雙重的雙電層作用水泥易于分散

36、雙重的雙電層作用水泥易于分散 圖圖5 5 膠凝材料的分散狀態(tài)膠凝材料的分散狀態(tài)（3 3）超細(xì)粉的強(qiáng)度效應(yīng)）超細(xì)粉的強(qiáng)度效應(yīng)NO.NO.W/BW/B單方混凝土材料用量（單方混凝土材料用量（Kg/mKg/m3 3）水泥水泥水水超細(xì)粉超細(xì)粉砂砂碎石碎石高效減水劑高效減水劑1 10.420.42400400168168/ /800800100010008 82 20.420.4234034016816860MK60MK800800100010008.88.83 30.420.4234034016816860SF60SF800800100010001010NO.NO.混凝土拌合物性能混凝土拌合物性能抗壓

37、強(qiáng)度（抗壓強(qiáng)度（MPaMPa）3d3d7d7d28d28d1 1坍落度坍落度19cm19cm，泌水，板結(jié)，泌水，板結(jié)20.120.1（100%100%）35.335.3（100%100%） 37.437.4（100%100%）2 2坍落度坍落度16cm16cm，稍泌水，無(wú)板結(jié)，稍泌水，無(wú)板結(jié)28.528.5（142%142%）47.747.7（135%135%） 61.161.1（163%163%）3 3坍落度坍落度5cm5cm，無(wú)泌水，板結(jié)，無(wú)泌水，板結(jié)26.426.4（131%131%）42.342.3（120%120%） 52.452.4（140%140%）（4 4）超細(xì)粉的耐久性效應(yīng)）

38、超細(xì)粉的耐久性效應(yīng) 含含MKMK（偏高嶺土超細(xì)粉偏高嶺土超細(xì)粉) 15%) 15%的混凝土的混凝土56d56d導(dǎo)電量，導(dǎo)電量，比基準(zhǔn)混凝土明顯下降，約為基準(zhǔn)混凝土導(dǎo)電量一比基準(zhǔn)混凝土明顯下降，約為基準(zhǔn)混凝土導(dǎo)電量一半左右。說(shuō)明摻入超細(xì)粉混凝土耐久性提高半左右。說(shuō)明摻入超細(xì)粉混凝土耐久性提高。 W/BW/B（% %）代號(hào)代號(hào)ASTMC1202 6hASTMC1202 6h總導(dǎo)電量（庫(kù)倫）總導(dǎo)電量（庫(kù)倫）28d28d56d56d3030純水泥純水泥1751175112841284MKMK（15%15%）8748747177174040純水泥純水泥2660266021932193MKMK（15%15

39、%）15001500123412345050純水泥純水泥3296329627002700MKMK（15%15%）1950195014501450 以往在高性能混凝土研究中忽略了材料顆粒以往在高性能混凝土研究中忽略了材料顆粒級(jí)配、粒度分布的問(wèn)題，級(jí)配、粒度分布的問(wèn)題，特別是粉體材料的特別是粉體材料的粒度分布未引起足夠的重視粒度分布未引起足夠的重視。這樣配制的混這樣配制的混凝土中除了部分水泥和礦物摻合料參與水化凝土中除了部分水泥和礦物摻合料參與水化反應(yīng)形成水化產(chǎn)物外，實(shí)際上大量的水泥和反應(yīng)形成水化產(chǎn)物外，實(shí)際上大量的水泥和摻合料在混凝土中起到的只是填料作用，而摻合料在混凝土中起到的只是填料作用，而

40、且由于其顆粒粒度分布不合理，其填充效率且由于其顆粒粒度分布不合理，其填充效率低下，所形成的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)空隙率較大。低下，所形成的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)空隙率較大。研究表明，研究表明，高性能混凝土需要微細(xì)填料！高性能混凝土需要微細(xì)填料！ 由于水泥和某些礦物摻合料實(shí)際上不適由于水泥和某些礦物摻合料實(shí)際上不適合做這種微細(xì)填料，合做這種微細(xì)填料，首先它們不適合磨到首先它們不適合磨到超細(xì)，原因是超高細(xì)度的水泥和礦物摻合超細(xì)，原因是超高細(xì)度的水泥和礦物摻合料會(huì)引起水化反應(yīng)加劇、凝結(jié)硬化過(guò)快、料會(huì)引起水化反應(yīng)加劇、凝結(jié)硬化過(guò)快、混凝土溫升提高、顯著增大混凝土收縮而混凝土溫升提高、顯著增大混凝土收縮而引起開(kāi)裂等一系

41、列問(wèn)題；引起開(kāi)裂等一系列問(wèn)題；其次這些材料難其次這些材料難以粉磨到超細(xì)。以粉磨到超細(xì)。因此，因此，高性能混凝土需要高性能混凝土需要具有低反應(yīng)活性的易于加工的超細(xì)填料！具有低反應(yīng)活性的易于加工的超細(xì)填料！七、關(guān)于超細(xì)石灰石粉七、關(guān)于超細(xì)石灰石粉 超細(xì)石灰石粉是以生產(chǎn)石灰石碎石和機(jī)制砂時(shí)產(chǎn)生的細(xì)砂和石屑為原料，通過(guò)進(jìn)一步粉磨制成的粒徑不大于10m 的細(xì)粉，在混凝土中具有良好的減水和填充效應(yīng)。超細(xì)石灰石粉的研究與應(yīng)用超細(xì)石灰石粉的研究與應(yīng)用MixC*FA*GL*TotalBinderAggregate (Max Size 18 mm)kg/m2Water(kg/m3)Admixture (% by

42、total binder)W/CWC+FAWC+FA+GL(kg/m3)VMASuper-plasticizerA1523815331788153 0.0381.141.01 1.010.29B153513195231792154 0.0391.301.01 0.760.30C151 101 2545061777152 0.0401.661.01 0.610.30D151 151 1924941778152 0.0412.041.01 0.510.31* C = Portland Cement; FA = Fly Ash; GL = Ground Limestone; Total Binder

43、 = C+FA+GLMario Collepardi關(guān)于自密實(shí)混凝關(guān)于自密實(shí)混凝土的研究中使用石灰石粉土的研究中使用石灰石粉在國(guó)外石灰石粉用于大型工程的實(shí)例 跨度為960+1990+960m的三跨度組成的世界跨度最大的日本明石海峽吊橋的橋墩、纜索錨固結(jié)構(gòu)體的高流動(dòng)性混凝土，塊體混凝土的配比中每m3混凝土中水泥的用量為260kg，石灰石粉的摻量為150kg，用水量為145kg 。在國(guó)外石灰石粉用于大型工程的實(shí)例 法國(guó)的西瓦克斯核電站號(hào)反應(yīng)堆C50高性能混凝土的配合比中使用了CPJ5細(xì)摻料水泥，含有9%的石灰石粉。而每m3混凝土中水泥用量為266kg，石灰石粉摻量為114kg，硅灰摻量為40kg，

44、水膠比為0.38，坍落度為18-23，28天抗壓強(qiáng)度為67MPa，絕熱溫升為30，其它指標(biāo)均符合要求。 石灰石超細(xì)粉對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)石灰石超細(xì)粉對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土性能的影響混凝土性能的影響相同單位用水量時(shí)混凝土坍落度的變化超細(xì)石灰石粉混凝土的工作性半小時(shí)膠砂流動(dòng)度損失編號(hào)初始流動(dòng)度半小時(shí)流動(dòng)度流動(dòng)度損失LS016011050LS1525518867LS2026520065LS2528021367從上表可知，摻有超細(xì)石灰石粉的砂漿初始流動(dòng)度明顯高于基準(zhǔn)組，但半小時(shí)流動(dòng)度損失略高于基準(zhǔn)組。通過(guò)凈漿黏度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摻有20%超細(xì)石灰石粉的凈漿黏度，僅為不摻的三分之二注：表中單位均為毫米相同坍落度時(shí)混凝

45、土單位體積用水量超細(xì)石灰石粉混凝土相同用水量下混凝土抗壓強(qiáng)度編號(hào)LS(%)3d7d28d56dX1018.729.740.747.3X21518.925.237.742.1X32018.527.138.345.7X42519.128.638.244.3注：1、表中除LS外單位均為MPa 2、單位體積用水量為140kg/m3超細(xì)石灰石粉混凝土相同坍落度不同用水量下抗壓強(qiáng)度注：表中除水外強(qiáng)度數(shù)據(jù)單位均為MPa編號(hào)WLS3d7d28d56dX51600%16.720.629.038.6X615515%18.422.532.040.5X714520%20.524.935.042.3X814225%21.526.935.4 43.7超細(xì)石灰石粉混凝土力早期開(kāi)裂性能相同坍落度不同水膠比下平板開(kāi)裂試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)LS（%）W/B裂縫數(shù)量（條）最大裂縫長(zhǎng)度(cm)裂縫總長(zhǎng)度(cm)X500.40221387.5X8250.3533.58.5注：統(tǒng)計(jì)面積為3600cm2； X5混凝土不摻加超細(xì)石灰石粉， X8混凝土摻加超細(xì)石灰石粉100 Kg/m3。超細(xì)石灰石粉混凝土力早期開(kāi)裂性能從試驗(yàn)結(jié)果可知，摻入超細(xì)石灰石粉可顯著提高混凝土早期開(kāi)裂性能超細(xì)石灰石粉混凝土抗碳化性能編號(hào)LS%W/B碳化深度mmX500.48.63X6150.3865.42X7200.3634.93X8250