混凝土組成材料剖析教學內(nèi)容

混凝土組成材料剖析例如：在大體積混凝土工程中，為了避免水泥水化熱過大，通常選用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥；但也可使用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，這時應摻入摻合料和必要的外加劑。以上兩種技術(shù)路線，可以殊途同歸，達到使混凝土中膠凝材料體系適應使用環(huán)境之目的。原則上配制高強度等級的混凝土應選用強度等級高的水泥；配制低強度等級的混凝土，選用強度等級低的水泥。如采用強度等級高的水泥配制低強度等級混凝土時，會使水泥用量偏少，影響和易性和耐久性，必須摻入一定數(shù)量的礦物摻合料。

目前，采用強度等級低的水泥配制高強度等級混凝土已經(jīng)很普遍?；炷翉姸鹊燃墳镃30以下時，可采用強度等級為32.5的水泥；混凝土強度等級大于C30時，可采用強度等級為42.5以上的水泥。某施工隊使用以煤渣摻量為30％的火山灰水泥鋪筑路面，見圖4-1。使用兩年后，表面耐磨性差，已出現(xiàn)露石，且表面有微裂縫。按JTJ012－94《公路混凝土路面設(shè)計規(guī)范》，對于水泥混凝土路面，“水泥可采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和道路硅酸鹽水泥。中等及輕交通的路面，也可以采用礦渣硅酸鹽水泥。”所以說火山灰水泥鋪筑路面是選用水泥不當。

該路面已出現(xiàn)較多裂紋，可見表面水泥砂漿層干縮較大。從資料可見，泥混凝土選用普通硅酸鹽水泥，其熟料礦物組成分別為C3S53％，C2S25％，C3A15％，C4AF7％。所選用的水泥熟料礦物組成中C3A含量較高，當水泥中C3A含量較高，其干縮較大，選用水泥不當?；炷两M成材料之三

水

混凝土拌制和養(yǎng)護用水不得含有影響水泥正常凝結(jié)硬化的有害物質(zhì)。凡是能飲用的自來水及清潔的天然水都能用來拌制和養(yǎng)護混凝土。污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸鹽（按SO2計）超過1％的水均不能使用。當對水質(zhì)有疑問時，可將該水與蒸餾水或飲用水分別進行水泥凝結(jié)時間、砂漿或混凝土強度對比實驗，初凝和終凝時間差均不得大于30分鐘。如強度不低于用蒸餾水或飲用水拌制的砂漿、混凝土的90%，則此水可以用。一般情況下不得用海水拌制混凝土，因海水中含有的硫酸鹽、鎂鹽和氯化物會侵蝕水泥石和鋼筋?；炷两M成材料之二

骨料水泥骨料砂石水10vol.%70vol.%15vol.%水泥的品種、強度等級①含泥量及有害雜質(zhì)含量；②顆粒形狀及表面特征；③顆粒級配和粗細程度/最大粒徑；④強度和堅固性。

包括飲用水、地表水、地下水、海水以及經(jīng)過處理后的工業(yè)廢水等，JGJ63-89《混凝土拌合用水標準》

5.002.501.250.6300.3150.16010080.063.050.040.031.525.020.016.010.05.0骨料（aggregate）碎石卵石山砂河砂海砂粗骨料細骨料mmmm《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法》JGJ53-92《普通混凝土用砂質(zhì)量標準及檢驗方法》JGJ52-92骨料的作用

⑴骨架作用，傳遞應力

⑵抑制收縮，防止開裂我們應該重視骨料的品質(zhì)骨料中的泥、有害雜質(zhì)

骨料中的泥及其中的硫化物、硫酸鹽、有機物，云母、輕物質(zhì)等，會粘附在骨料表面，影響水泥石與骨料之間的膠結(jié)能力；或形成薄弱部分，或增大收縮，對混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。因此標準對砂和石中的泥、有害雜質(zhì)含量進行限制。GB/T14684-2001《建筑用砂》規(guī)定了砂中有害物質(zhì)含量的限制：砂中有害物質(zhì)含量砂中含泥量和泥塊含量粗骨料有害物質(zhì)：卵石和碎石中不應混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。其有害物質(zhì)應符合

堿骨料反應：水泥中的堿性氧化物（Na2O、K2O）與骨料中的活性成分反應，生成堿－硅酸凝膠體，它會吸水腫脹產(chǎn)生膨脹。使用含堿量小于0.6％的水泥，或摻加能抑制堿—骨料反應的摻合料。一般來說有兩類堿骨料反應：一類是堿-硅反應：堿性物質(zhì)與含硅酸鹽類物質(zhì)的骨料（如蛋白石和硅酸石灰石等）發(fā)生化學反應；另一類是堿-碳反應：堿性物質(zhì)與含有碳酸鹽類物質(zhì)的骨料（如白云石等）發(fā)生化學反應。堿骨料反應的結(jié)果是吸水后在水泥骨料表面發(fā)生膨脹性斷裂，從而導致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。比起由于鋼筋銹蝕而導致的病害和開裂，堿骨料反應的過程很慢。海砂含鹽要警惕！骨料形狀及表面特征棱角狀渾圓狀針狀片狀≥C30，含量≤15%；＜C30，含量≤25%

請注意降低骨料的空隙率，減少漿體用量！

請注意骨料的顆粒形狀，灰影響混凝土的和易性，增加漿體用量！

請注意骨料的吸水率，會影響混凝土拌和物的和易性！增加單位體積用水量！建筑用砂的種類：砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂兩類，天然砂可分為：

①河砂、湖砂：其顆粒圓滑，比較潔凈，產(chǎn)源廣；

②山砂：與河砂相比有棱角，表面粗糙，但含泥量和含有機雜質(zhì)較多；

③淡化海砂：雖然有河砂的優(yōu)點，但?；煊胸悮に槠秃^多鹽分。④人工砂是經(jīng)除土處理的機制砂、混合砂的統(tǒng)稱。(1)使工作度「最佳化」（工作性）(2)減少漿體用量（經(jīng)濟性）Vp=Vv+S.tmin--------------------(5-1)式中Vp

：水泥漿體用量；tmin

：所需最少潤滑及粘結(jié)水泥漿厚度S：骨材表面積；和Vv

：骨材間空隙；骨材級配的重要性篩分析最大骨材粒徑細度模數(shù)骨材級配的量化砂的粗細程度——細度模數(shù)Mx砂的粗細程度，指不同粒徑的顆?；煸谝黄鸬钠骄旨毘潭取：Y孔尺寸，mm分計篩余，%累計篩余，%5.002.501.250.6300.3150.160a1a2a3a4a5a6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1100-A1Mx=3.7-3.1粗砂3.0-2.3中砂2.2-1.6細砂/%1區(qū)2區(qū)3區(qū)/mm圖4.2砂的級配曲線/mm/%

篩分曲線超過3區(qū)往左上偏時，表示砂過細，拌制混凝土時需要的水泥漿量多，易使混凝土強度降低，收縮增大；超過1區(qū)往右下偏時，表示砂過粗，配制的混凝土，其拌合物的和易性不易控制，而且內(nèi)摩擦大，不易振倒成型。一般認為，處于2區(qū)級配的砂，其粗細適中，級配較好，是配制混凝土的最理想的級配區(qū)。

例4-1．某干砂500g的篩分結(jié)果如下表所列。試計算該砂的細度模數(shù)并評定其級配

砂子的堅固性，是指砂在自然風化和其它外界物理化學因素作用下抵抗破裂的能力。通常天然砂以硫酸鈉溶液干濕循環(huán)5次后的質(zhì)量損失來表示；人工砂采用壓碎指標法進行試驗。

類別項目I類Ⅱ類Ⅲ類云母（按質(zhì)量計）(＜)/%1.02.02.0輕物質(zhì)（按質(zhì)量計）(＜)/%1.01.01.0有機物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3質(zhì)量計）(＜)/%0.50.50.5氯化物（以氯離子質(zhì)量計）(＜)/%0.01

0.02

0.06質(zhì)量損失(＜)/%8810單級最大壓碎指標(＜)/%202530砂按技術(shù)要求分為三類：I類宜用于強度等級>C60的混凝土II類宜用于強度等級C30~C60的混凝土及有抗凍抗?jié)B或其他要求的混凝土；III類宜用于強度等級<C30的混凝土和建筑砂漿根據(jù)有關(guān)規(guī)定，在橋梁上游３００米以及下游２００米的水域?qū)儆诮雇谏暗膮^(qū)域。如果在橋梁附近進行挖砂，會對橋梁造成一定的危害作用。挖砂將改變河床自然坡度及水流形態(tài)，導致河床隨水流由高向低處不斷下切。河床下切對大橋帶來的直接影響是：橋墩基礎(chǔ)周圍的砂土被淘涮，導致橋基越來越淺，下切的河床與橋墩周邊的水泥保護層之間形成空洞，防護層失掉支撐。如果遭遇洪水或其他事故，橋梁的穩(wěn)固性將大大減弱。

2002年6月，從８日晚至９日中午，西安市持續(xù)降雨。９日下午１時許開始，灞河河水暴漲，隴海鐵路線西安市灞橋段鐵路橋橋墩被洪水沖擊松動。此后，隴海線灞橋鐵路橋第４號橋墩、第３號橋墩、第５號、２號和１號橋墩相繼發(fā)生塌陷，造成約１３０多米的鐵路橋完全垮塌斷裂，７０００余乘客滯留西安。橋梁使用時間長、河道挖砂加劇河床下切及洪水水勢浩大，是隴海鐵路灞河橋被洪水沖垮的重要原因。

按照國家規(guī)定，在橋梁等建筑物上下游500米內(nèi)不得進行挖砂等作業(yè)。鐵路部門認為，這樣的距離，對于一般的小河、小橋，可以保證安全系數(shù)。對于灞河這樣的大河、大橋，安全系數(shù)遠遠不夠。

據(jù)記者了解，在垮橋下方有30多個砂站，每個砂站日存砂可達600多立方米，往往一天下來，有超過1萬方砂石被挖砂人從距離隴海線不遠的灞河鐵路大橋屹立的灞河水中掏走。盲目無度的非法采砂導致河床下陷，使位于晉江上游西溪上的漳（平）泉（州）線跨河鐵路橋的橋墩基礎(chǔ)嚴重裸露，直接威脅著鐵路橋列車運行的安全粗骨料顆粒級配粗骨料的級配原理和要求與細骨料基本相同。級配試驗采用篩分法測定，即用2.36、4.75、9.5、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、63.0、75.0和90ｍｍ等十二種孔徑的圓孔篩進行篩分。石子的顆粒級配可分為連續(xù)級配和間斷級配。連續(xù)級配是石子粒級呈連續(xù)性，即顆粒由小到大，每級石子占一定比例。用連續(xù)級配的骨料配制的混凝土混合料，和易性較好，不易發(fā)生離析現(xiàn)象。連續(xù)級配是工程上最常用的級配。間斷級配也稱單粒級級配。間斷級配是人為地剔除骨料中某些粒級顆粒，從而使骨料級配不連續(xù)，大骨料空隙由小幾倍的小粒徑顆粒填充，以降低石子的空隙率。由間斷級配制成的混凝土，可以節(jié)約水泥。由于其顆粒粒徑相差較大，混凝土混合物容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，導致施工困難。石子顆粒級配范圍應符合規(guī)范要求。碎石、卵石的顆粒級配規(guī)格見下表。骨料的強度

為了保證混凝土的強度，骨料必須致密并具有足夠的強度。碎石的強度可用抗壓強度和壓碎指標值表示，卵石的強度只用壓碎指標值表示。巖石立方強度試驗，是用母巖制成5×5×5㎝立方體，或直徑與高度均為5㎝的圓柱體試樣，浸泡水中4８ｈ，待吸水飽和后進行抗壓試驗。石子抗壓強度與設(shè)計要求的混凝土強度等級之比，不應低于1.5。壓碎指標是將一定重量氣干狀態(tài)下10-20ｍｍ的石子裝入一定規(guī)格的金屬圓桶內(nèi)，在試驗機上施加荷載到200ｋＮ，卸荷后稱取試樣質(zhì)量（ｍ0），再用孔徑為2.36ｍｍ的篩子篩除被壓碎的細粒，稱取試樣的篩余量（m1），用下式計算壓碎指標：式中 δa---------壓碎指標值，%； ｍ0--------試樣質(zhì)量，g；

m1--------壓碎試驗后試樣的篩余量，g。壓碎指標值越小，骨料的強度越高。各種巖石抗壓強度（美國）種類試樣數(shù)目抗壓強度（MPa）平均最大最小花崗巖278181257114石灰石24115924193砂巖7913124044大理石3411724451石英巖26252423124片麻巖3614723594多數(shù)巖石的強度在100-300MPa之間，同種巖石的強度相差很大，值得重視。石的最大粒徑（Dmax）《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》GB50204-92規(guī)定：混凝土粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，同時不得大于鋼筋間最小凈距的3/4；對于混凝土實心板，骨料的最大粒徑不宜超過板厚的1/2，且不得超過50mm；對于泵送混凝土，骨料最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。粗骨料的粒徑效應◆Dm增大，削弱了粗集料與水泥漿體的黏結(jié)，增大了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性；◆粗骨料對水泥硬化體收縮起約束作用，由于二者彈性模量不同，因而混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應力，Dm增大，拉應力增大；◆Dm增大，界面過渡區(qū)的氫氧化鈣晶體的定向排列程度增大。另外，細顆粒石子顆粒形狀不合理，形狀以針片狀為主。國標規(guī)定針片狀顆粒含量<15%，而自密實混凝土要求其含量<5%。我國石子級配極不合理，其空隙率達48%。美國、加拿大C60-C100≥C100Dmax≯20mmDmax<10-12mm日本≥C60Dmax<10mm

【案例4-1】砂質(zhì)量不合格導致混凝土凝結(jié)異常概況某工廠的鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，使用強度設(shè)計等級C30的混凝土，混凝土澆筑后，第二天檢查發(fā)現(xiàn)部分硬化結(jié)塊，部分呈疏松狀，未完全硬化，輕輕敲擊紛紛落下，混凝土基本無強度，工程被迫停工，從混凝土的形態(tài)上可以看出有部分砂粒表面無水泥漿，大部分砂粒間水泥漿較少。分析

經(jīng)調(diào)查，混凝土用砂含泥量超過標準一倍以上，導致泥粉總面積大幅度增加，需要更多的水泥漿包裹它們。同時，泥粉本身強度低，降低了混凝土的強度。其次，砂子細度模數(shù)小，砂率偏高，在質(zhì)量相同情況下，表面積大大增加，需要更多的水泥漿包裹，而此工程混凝土配合比并沒有充分考慮者以上情況，水泥用量偏低，砂粒表面沒有被包裹層或包裹層太薄，這影響了混凝土的凝結(jié)和強度，第三，由于現(xiàn)場砂粒細、含泥量大，砂團不易分散，按常規(guī)攪拌時間，不能充分使水泥漿完全包裹砂粒。導致混凝土拌和物不均勻。

【案例4-2】骨料含有害雜質(zhì)引發(fā)事故概況

某廠一座四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房，梁、柱為現(xiàn)澆混凝土。該廠房于1988年1月開工，工期為10個月，交付使用后一個月就在梁、柱等多處出現(xiàn)爆裂。半年后混凝土柱基、大梁根部等處混凝土也陸續(xù)出現(xiàn)爆裂，嚴重的導致大梁折斷。分析使用含有害雜質(zhì)的工業(yè)廢渣做骨料。取裂縫處碎片進行X射線分析，發(fā)現(xiàn)其中晶體多為方鎂石,并含有少量生石灰石，裂縫是由于方鎂石、生石灰石水化膨脹造成。調(diào)查發(fā)現(xiàn)該廠為節(jié)省資金，使用含有MgO和CaO的工業(yè)廢渣代替部分混凝土骨料，導致了事故的發(fā)生?！景咐?-3】采用海水做拌合水導致混凝土腐蝕破壞概況某海口城市臨近出?？诮ㄔ?層綜合樓，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，使用現(xiàn)場挖井取水配制C18混凝土，該工程于1994年竣工投入使用，至2000年住戶陸續(xù)發(fā)現(xiàn)部分柱、梁、板混凝土出現(xiàn)順筋開裂現(xiàn)象，個別地方混凝土崩落，鋼筋外露銹蝕發(fā)展迅速。分析由于工程場地緊臨出?？?，每年秋冬時節(jié)均會出現(xiàn)海水倒灌的現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查得知，混凝土拌合用水氯離子及硫酸根離子超標。這是導致混凝土開裂和鋼筋銹蝕的主要原因。由于混凝土界面粘結(jié)及界面結(jié)構(gòu)差，形成大量界面裂縫和孔洞，促進了有害離子的滲透，加速混凝土劣化及鋼筋銹蝕。

高性能混凝土的原材料1、我們需要怎樣的骨料2、粉煤灰在混凝土中“做”了什么？1、我們需要怎樣的骨料

集料對混凝土的性能有重要的影響：除了作為經(jīng)濟的填充料之外，通常還為混凝土帶來了良好的和易性、體積穩(wěn)定性、耐磨性和耐久性，可以影響混凝土的力學性能和物理性能。從HPC角度考慮骨料的選擇應注意以下幾方面：⑴具有足夠高的強度和硬度。⑵應避免含有淤泥、黏土和有機雜質(zhì)。淤泥和黏土會增加混凝土的需水量，有機物可能影響水泥的水化過程。⑶要重視骨料的粒形:我們希望使用較規(guī)則外形的骨料。英國BS812標準將骨料形狀分為：立方體（球形）、不規(guī)則、非常不規(guī)則、扁平、細長幾類。相對而言，扁平或片狀骨料以及非常不規(guī)則的骨料粒形對HPC是不利的

⑷由于膠凝材料漿體的需求量是由集料間需要填充的空隙和集料需要包裹的面積決定的。所以希望選擇空隙率低、比表面積相對較小的集料。細度模數(shù)：2.8～3.0為宜。⑸應避免含硫酸鹽、氯鹽等侵蝕性鹽類超標的骨料。⑹最大粒徑Dm

滿足施工模具尺寸、鋼筋等方面的規(guī)范要求。Dm增大，（水泥＋粉煤灰）漿體需求量越小，可以節(jié)約水泥，提高混凝土的耐久性。但應注意的是，Dm過大會產(chǎn)生內(nèi)部應力，削弱強度，尤其是富漿混凝土中，Dm過大會引起強度降低。而對于高強混凝土，建議使用粗骨料的粒徑（Dm要?。┲辽賾?0mm以下。⑺斷級配骨料所謂斷級配就是缺少一個或數(shù)個粒徑的集料顆粒，這樣的集料空隙率低，用于配制成本低的混凝土適用于干硬性的低工作性并需要振動的混凝土。但不適用于流動性混凝土，會導致嚴重的離析問題。⑻有害物質(zhì)

1）有機物2）硫化物與硫酸鹽（產(chǎn)生過多的硫酸鈣晶體，體積膨脹）3）氯鹽離子含量<0.3kg/m3，日本氯化物含量的容許極限是按NaCl的絕干質(zhì)量的0.04％。⑼骨料的種類骨料組成成分不同，對混凝土體積穩(wěn)定性的影響不同混凝土組成材料之四

礦物細摻料

礦物摻合料是指在混凝土拌合物中，為了節(jié)約水泥，改善混凝土性能加入的具有一定細度的天然或者人造的礦物粉體材料，也稱為礦物外加劑，是混凝土的第六組分。常用的礦物摻合料有：粉煤灰、?；郀t礦渣粉、硅灰、沸石粉、燃燒煤矸石等。粉煤灰應用最普遍。

⑴粉煤灰又稱飛灰，是由燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細粉末，其顆粒多呈球形，表面光滑，大部分由直徑以μｍ計的實心和(或)中空玻璃微珠以及少量的莫來石、石英等結(jié)晶物質(zhì)所組成。粉煤灰在混凝土中的作用①活性行為和膠凝作用。粉煤灰的活性來源于它所含的玻璃體，他與水泥水化生成的Ca(OH)2發(fā)生二次水化反應，生成C-S-H和C-A-H、水化硫鋁酸鈣，強化了混凝土界面過渡區(qū)，同時提高混凝土的后期強度。②充填行為和致密作用。粉煤灰是高溫煅燒的產(chǎn)物，其顆粒本身很小，且強度很高。粉煤灰顆粒分布于水泥漿體中水泥顆粒之間時，提高混凝土膠凝體系的密實性。③需水行為和減水作用。由于粉煤灰的的顆粒大多是球形的玻璃珠，優(yōu)質(zhì)粉煤灰由于其“滾珠軸承”的作用，可以改善混凝土拌和物的和易性,減少混凝土單位體積用水量，硬化后水泥漿體干縮小，提高混凝土的抗裂性。④降低混凝土早期溫升，抑制開裂。大摻量粉煤灰混凝土特別適合大體積混凝土。⑤二次水化和較低的水泥熟料量使最終混凝土中的Ca(OH)2大為減少，可以有效提高混凝土抵抗化學侵蝕的能力。⑥當摻加量足夠大時，可以明顯抑制混凝土堿骨料病害。⑦降低氯離子滲透能力，提高混凝土的護筋性。以上作用在水膠比低于0.42時，較突出。(2)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的煙塵，色呈淺灰到深灰。硅灰的顆粒是微細的玻璃球體，部分粒子凝聚成片或球狀的粒子。其平均粒徑為0.1μｍ～0.2μｍ，是水泥顆粒粒徑的1/50～1/100,比表面積高達2.0×104m2/kg。其主要成分是SiO2（占90％以上），它的活性要比水泥高1～3倍。以10％硅灰等量取代水泥，混凝土強度可提高25％以上。

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。硅粉混凝土的特點是特別早強和耐磨，很容易獲得早強，而且耐磨性優(yōu)良。硅粉使用時摻量較少，一般為膠凝材料總重的5％～10％，且不高于15％，通常與其它礦物摻合料復合使用。在我國，因其產(chǎn)量低，目前價格很高，處于價格考慮，一般混凝土強度低于80MPa時，都不考慮摻加硅粉。(3)?；郀t礦渣粉

粒化高爐礦渣粉是指將?；郀t礦渣經(jīng)干燥、磨細達到相當細度且符合相應活性指數(shù)的粉狀材料，細度大于350m2/kg，一般為400-600m2/kg。其活性比粉煤灰高。

粒化高爐礦渣在水淬時形成的大量玻璃體,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400m2/kg，以較充分地發(fā)揮其活性，減少泌水性。研究表明礦渣磨得越細，其活性越高，摻入混凝土中后，早期產(chǎn)生的水化熱越多，越不利于控制混凝土的溫升，而且成本較高；當?shù)V渣的比表面積超過400m2/kg后，用于很低水膠比的混凝土中時，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，摻量越大，則低水膠比的高性能混凝土拌和物越黏稠。因此，磨細礦渣的比表面積不宜過細。用于大體積混凝土時，礦渣的比表面積宜不超過420m2/kg摻合料在混凝土中的作用1)摻合料可代替部分水泥，成本低廉，經(jīng)濟效益顯著。2)增大混凝土的后期強度。礦物細摻料中含有活性的SiO2和Al2O3，與水泥中的石膏及水泥水化生成的Ca(OH)2反應，生成生成C－S－H和C－A－H、水化硫鋁酸鈣。提高了混凝土的后期強度。但是值得提出的是除硅灰外的礦物細摻料，混凝土的早期強度隨著摻量的增加而降低。3)改善新拌混凝土的工作性?；炷撂岣吡鲃有院?，很容易使混凝土產(chǎn)生離析和泌水，摻入礦物細摻料后，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以降低混凝土的水膠比，提高混凝土的耐久性。4)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體，在大體積混凝土施工中，混凝土內(nèi)部溫度可達到50—70℃，比外部溫度高，產(chǎn)生溫度應力，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土中產(chǎn)生很大的拉應力，導致混凝土產(chǎn)生裂縫。摻合料的加入，減少了水泥的用量，就進一步降低了水泥的水化熱，降低混凝土溫升。5)提高混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯耘c水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2密切相關(guān)，礦物細摻料和Ca(OH)2發(fā)生化學反應，降低了混凝土中的Ca(OH)2含量；同時減少混凝土中大的毛細孔，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，提高了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。6)抑制堿—骨料反應。試驗證明，礦物摻合料摻量較大時，可以有效地抑制堿—骨料反應。內(nèi)摻30％的低鈣粉煤灰能有效地抑制堿硅反應的有害膨脹，利用礦渣抑制堿骨料反應，其摻量宜超過40％。7)不同礦物細摻料復合使用的“超疊效應”。不同礦物細摻料在混凝土中的作用有各自的特點，例如礦渣火山灰活性較高，有利于提高混凝土強度，但自干燥收縮大；摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰的混凝土需水量小，且自干燥收縮和干燥收縮都很小，在低水膠比下可保證較好的抗碳化性能。硅灰可以提高混凝土的早期和后期強度，但自干燥收縮大，且不利于降低混凝土溫升。因此，復摻時，可充分發(fā)揮他們的各自優(yōu)點，取長補短。例如，可復摻粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期強度，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，使混凝土更密實。

附加知識一、低堿水化硅酸鈣的特點礦物細粉摻和料中的活性SiO2和水泥水化生成的游離石灰及高堿性水化硅酸鈣產(chǎn)生火山灰反應，生成低堿性水化硅酸鈣。1、低堿水化硅酸鈣的強度比高堿水化硅酸鈣高得多⑴低堿水化硅酸鈣的硅氧鏈的聚合程度要高得多⑵低堿水化硅酸鈣的晶體尺寸小，晶體尺寸愈小，結(jié)晶的完整性愈好，其中的位錯、孔隙、裂縫等缺陷愈少⑶比表面積大，其晶體連生體具有極多的接觸點2、低堿性水化硅酸鈣的穩(wěn)定性也高于高堿性的水化硅酸鈣3、礦物細粉摻和料的摻入在生成低堿性水化硅酸鈣，使膠凝物質(zhì)數(shù)量大幅度提高，游離石灰數(shù)量減少。二、礦物細粉摻和料的填充效應

礦物細粉摻合料有效減少集料空隙率，這一點人們早已充分認識，但人們忽視了混凝土材料中膠凝材料（水泥+礦物細粉摻合料）的顆粒級配問題。通常水泥的平均粒徑為20-30μm，小于10μm的粒子不足，因此水泥之間填充性不好。加入Ⅰ級粉煤灰、磨細礦粉、硅灰可以不同程度地明顯降低膠凝材料粒子的空隙率，提高水化凝膠體結(jié)構(gòu)的特性。這對混凝土性能的影響很大。

三、礦物細粉摻和料的耐久性改善效應

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，改善了水化膠凝物質(zhì)的組成，并減少或消除了游離石灰，對提高混凝土耐久性作用極大。

1、抗硫酸鹽侵蝕性能顯著提高，因為在水泥石中缺乏或不存在游離石灰時形成具有膨脹作用的鈣礬石反應不能進行；

2、在有堿集料反應產(chǎn)生的條件下由于礦物細粉摻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，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，極大地減少了堿集料反應的危害性。3、礦物細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，阻斷了可能形成的滲透通路，使混凝土抗?jié)B性大為提高。4、在低水膠比情況下，摻加礦物細粉摻合料，混凝土中的可凍水很缺乏，抗凍性大幅度提高，當然高抗凍性與與低水膠比直接相關(guān)，但也與摻加礦物細粉摻合料密不可分，例如，水科院李金玉等人研究同為0.26的水膠比，不摻加礦物細粉摻合料的C60混凝土其抗凍融循環(huán)只達到F250，而摻加礦物細粉摻合料的混凝土抗凍融循環(huán)可達F1000以上。5、對于碳化和鋼筋銹蝕的擔憂。摻加礦物細粉摻合料的可能帶來的負面影響是混凝土的堿度降低，抗碳化能力減弱，引起保護鋼筋的能力減弱。但是在低水膠比下，混凝土的堿度下降并不十分急劇。蒲心誠等人對大摻量粉煤灰水泥的堿度研究表明粉煤灰摻量從0提高至70%時PH值僅由12.6下降至12.06，說明粉煤灰摻加70%時，水泥膠砂的PH值仍然高于12，高于配筋結(jié)構(gòu)允許的最低堿度11.5。除此之外，摻加礦物細粉摻合料，在低水膠比時密實性很高，水分甚至氧和二氧化碳都難以進入，這同樣增大了混凝土的護筋性。

總之，現(xiàn)代混凝土科學中最突出的兩大成就：其一是高效外加劑的生產(chǎn)和應用；其二是礦物細粉摻合料的的研究、應用與發(fā)展。后者的重要意義遠遠超過了以前僅僅為節(jié)約水泥的經(jīng)濟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性能，使混凝土壽命提高到500—1000年成為可能。1在水泥及用水用量相同的條件下，采用細度模數(shù)小的砂拌制的混凝土拌合物的流動性__________。

較小

2砂的粗細程度用__________表示。

細度模數(shù)

答案答案3體積密度小于1950kg/m3的混凝土屬于__________混凝土。

輕骨料

4混凝土用砂應選擇粒徑__________的和級配__________的。

粗、好

答案答案5砂的粗細程度和顆粒級配是用__________法確定的。砂的粗細程度用__________表示，而顆粒級配是用__________或__________來判定的。

篩分析法、細度模數(shù)、級配區(qū)、級配曲線

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