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1、存档号： 学号： 200902081024 200902081057 石家庄铁路职业技术学院毕 业 论 文 混凝土外加剂及常规检测项目 系 部 建 筑 系 专业名称 材料工程技术 指导教师 学生姓名 二一一年十二月石家庄铁路职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名学 号班级20981指导教师姓 名职 称副教授系部建筑系毕业设计（论文）题目混凝土外加剂及常规检测项目毕业设计（论文）要求：篇幅不得少于30-40页，超出不限；字数不得少于3万字，超出不限； 题目新颖，内容丰富。完成期限和主要措施：第13周第16周：毕业设计，毕业设计论文撰写；参考相关文献，老师指导，网上查找资料，同学交流等。主
2、要参考文献：1.严捍东.新型建筑材料教程.中国建材工业出版社，20052.王瑞燕.建筑材料M.重庆大学出版社,2009.(100)3.覃维祖.高效减水剂的作用与发展J.混泥土,1994,135(5).(5-8)4.李崇智,冯乃谦,李永德等.高性能减水剂的研究现状与展望J.混泥土与水泥制品,2001,118(2).(3-6)5.晏伟.浅谈掺减水剂节省水泥用量的机理J.建材研究与用,2002.(59-60)6.付玫.减水剂品种和作用机理J.江西建材,2009(01).(15-17)7.中华人民共和国行业标准：混泥土外加剂（GB 80762008），人民交通出版社，2008指导教师签名：年 月 日摘
3、要：外加剂现在已经成为混凝土中不可缺少的原料之一，减水剂是目前应用最广的外加剂。外加剂应用历史悠久，加入到混凝土中对混凝土的各种性能产生很大的影响。本文介绍了工程中常用外加剂的种类（矿物外加剂和化学外加剂）及作用，主要介绍了减水剂的作用机理及其对混凝土性能的影响。以在京秦高速迁西支线工程中的应用为例来说明减水剂在工程中的重要性。关键词：外加剂；减水剂；机理；分类；作用目 录第一章绪 论11.1外加剂的定义11.2外加剂的作用及分类11.2.1 外加剂的作用11.2.2 按其成份分类21.2.3 按其功能分类21.3外加剂的发展及现状21.3.1 外加剂的发展史21.3.2 外加剂的现状3第二章
4、矿物外加剂42.1 粉煤灰42.1.1 粉煤灰的分类42.1.2 粉煤灰的作用机理42.1.3 粉煤灰对混凝土的影响52.1.4 粉煤灰试验62.1.5 粉煤灰的验收72.2 粒化高炉矿渣粉82.2.1 矿粉的作用机理82.2.2 矿粉对混凝土的影响82.2.3 矿粉的验收92.3 硅灰92.3.1 硅灰的特性和作用机理102.3.2 硅灰对混凝土的影响102.3.3 硅灰的验收112.4 其他品种矿物外加剂11第三章混凝土化学外加剂133.1 减水剂133.1.1 减水剂的分类133.2 引气剂133.2.1 引气剂的分类133.2.2 引气剂的作用机理133.2.3 引气剂对混凝土的影响1
5、43.3 早强剂143.3.1 早强剂的分类143.3.2 工程中常用早强剂及作用153.4速凝剂153.4.1 速凝剂的种类及特点153.4.2 工程中常用速凝剂及作用163.5 其他品种化学外加剂16第四章减水剂性能及常规检测项目184.1 减水剂的性能特点184.2 减水剂的作用机理简介184.3 减水剂对混凝土性能的影响204.3.1 减水剂对新拌混凝土性能的影响204.3.2 减水剂对硬化混凝土性能的影响214.4 减水剂的常规检测项目234.5 工程中常用减水剂24第五章聚羧酸减水剂在京秦高速工程中的应用265.1 京秦高速工程简介265.2聚羧酸减水剂在京秦高速公路中的检测项目及
6、方法275.2.1 减水率的检测275.2.2 泌水率的检测275.2.3 含气量的检测285.2.4 混凝土拌合物凝结时间检测295.2.5 抗压强度比305.3 聚羧酸减水剂对配合比设计的影响315.3.1 C50混凝土配比的确定315.3.2 M50水泥压浆配合比确定315.4 使用减水剂在该工程起到的作用32结论33致谢34参考文献35附录一36附录二37第一章 绪 论混凝土是一类量大面广、历史悠久的传统材料，广泛应用于土木、建筑、水利等工程。建筑业的迅速发展，对混凝土的性能提出了新的要求，如提高混凝土的强度、耐久性，改善新拌混凝土的流动性，减少混凝土在运输中的塌落度损失等。普通混凝土
7、已经不能满足现行的施工工艺要求。国内外的生产实践证明，应用外加剂是混凝土技术进步的主要途径，能使混凝土满足各种不同的施工要求，具有投资少、见效快、推广应用较容易、技术经济效益显著等优点。混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质，赋予新拌混泥土和硬化混泥土以优良性能的化学外加剂，掺量通常不大于水泥(或胶凝材料)质量的5%，它是混泥土的第五组分。混泥土外加剂是生产各种高性能混泥土和特种混泥土不可缺少的部分。 混泥土外加剂可以改进混泥土内部结构和工艺过程，应用混泥土外加剂的目的在于改善混泥土的和易性和硬化混泥土的性能，同时获得节省水泥、节省能源、提高强度、缩短工期、加快模板周转
8、等多种经济技术效果。以减水剂的发展为核心，矿物外加剂的应用离不开化学外加剂，各种复合外加剂一般都包括减水剂成分。在混泥土中掺入外加剂后，许多性能如微观结构、孔隙率、吸附性、硬化速度、强度等将发生改变，水泥矿物水化和水泥本身的一些性能也会受到影响。在混凝土外加剂中，减水剂是目前应用最广的一种外加剂。减水剂又称为分散剂或塑化剂。减水剂对混泥土的影响主要表现为：一是保持混泥土用水量不变，提高拌合物流动性；二是保持流动性和水泥用量不变，可减少用水量，降低水灰比，提高混泥土的强度；三是保证强度和流动性不变，在减水的同时减少水泥用量，可节约水泥。1.1 外加剂的定义混凝土外加剂是一种除水泥、砂、石和水之外
9、在混凝土拌制之前或拌制过程中以控制量加入的、用于使混凝土能产生所希望的变化的物质。1.2 外加剂的作用及分类1.2.1 外加剂的作用改善混凝土或砂浆拌合物施工时的和易性，提高混凝土和砂浆的强度及其他物理力学性能，节约水泥或替代特种水泥，加速混凝土或砂浆的早期强度发展，调节混凝土或砂浆的凝结硬化速度，调节混凝土或砂浆的含气量，降低水泥水化初期水化热或延缓水化放热， 改善拌合物的泌水性，提高混凝土或砂浆耐各种侵蚀性盐类的腐蚀性，减弱碱集料反应，改善混凝土或砂浆的毛细孔结构，改善混凝土的泵送性，提高钢筋的抗腐蚀能力，提高集料与砂浆界面的黏结力，提高钢筋与混凝土的握裹力，提高新老混凝土界面的黏结力，改
10、变砂浆及混凝土的颜色。1.2.2按其成份分类矿物外加剂：是在混凝土拌制之前或拌制过程中以控制量加入的、具有一定细度和活性、用于改善新拌和硬化混凝土性能(特别是混凝土耐久性)的某些矿物类物质。其掺量一般较大。化学外加剂：是混凝土拌制之前或拌制过程中加入的、使混凝土性能产生所希望变化的化学物质，其掺量一般较小。1.2.3按其功能分类改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂和泵送剂等；调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、促凝剂及速凝剂等；调节混凝土含气量的外加剂，包括引气剂、加气剂、泡沫剂、消泡剂等;改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、阻锈剂等;改善混凝土其它性能的外
11、加剂，包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等。1.3 外加剂的发展及现状1.3.1外加剂的发展史混凝土外加剂的生产，是因为混凝土必性的需要，混凝土外加剂的发展史；是和混凝土的发展史息息相关的。在某种程度上讲，混凝土外加剂在追求自身发展的过程中，同时也推动了混凝土技术的发展。一般国际上公认的混凝土第三次技术革命高强混凝土的诞生，其技术依托重心乃是高效减水剂的重大突破。世界上最早出现的混凝土外加剂应推1898年的疏水剂和塑化剂，但到1910年才成为工业产品。而较大规模的发展始于十九世纪三十年代，当时美国以松香树脂为原料，首先研制出一种AE引气剂，由于解决了公路路面的抗冻问题曾风行一时。到了十九世纪三十年代国
12、外又研制出了以纸浆废液为主要材料的M系减水剂，这咱外加剂在很大程度上改善了混凝土的可塑性，被誉主现代混凝土减水剂的开始。十九世纪六十年代，日本和联邦德国先后推出了萘磺酸盐和三聚氯胺高效减水剂，从此外加剂对混凝土的改性技术进入了划时期。迄今为此，为满足高强度、大流态、保塑好的新型混凝土配制需要，多种被称为高性能减水剂的产品已逐渐露出头角。如羟基羧酸盐复合性高性能减水剂、高效保塌减水剂、高分子保塌减水剂，这些新型减水剂一般减水率都大于20%，且具有良好的保塑作用。但究其本质，主体材料仍为萘磺酸盐或三聚氯胺树脂。我国的混凝土处加剂起步较晚，1950年华北窑业公司研究所制出我国第一个外加剂产品，即长城
13、牌引气剂。该产品首次应用于天津飞机场跑道，使混凝土抗冻性、耐蚀性均有所提高，并在武汉长江大桥和其它水利工程中得以应用。在以后的二十多年中，我国的外加剂发展仍十分缓慢，除了别单位采用纸浆废液生产低品位的塑化剂，绝大部分工程都不使用减水剂，即是冬季施工防冻剂也都是以氯盐为主体材料的。直到1973年，受国际建筑技术和混凝土新型工艺的影响，在我国才推动了高效减水剂的研制和生产。由于染料工业中的扩散剂被成功的移植到混凝土减水剂行列，从此牵动了以煤焦尚未中各馏分，尤其是以萘及其同系物为主要原料所生产的减水剂获得迅速发展。19741976年国家建材院研制了以甲基萘、萘残油为主要原料的MF和建1两种高效减水剂
14、。清华大学研制了以萘为原料的NF高效减水剂、天津建材所研制了UNF、武汉冶金建研制了FDN，鉴于萘原料的缺乏，建材院研制了以蒽油为原料的AF减水剂。交航二局研制了以古马隆树脂为原料的CRS，于此同时，普通减水剂也获得了长足的发展。1975年吉林开山屯化纤厂研制了木质素磺酸钙，广东造约厂也制成了同类产品。普通减水剂和高效减水剂的广泛生产，使复合外加剂相运而生。针对改变混凝土性能而言，复合外加剂具有更广阔的市场背景。各类工程所不同的技术要求，使复合生产厂家大有文章可作。具不完全统计，19731987年这十四年间，我国的外加剂厂已从廖廖无几发展到150多家，其中80%以上属复合厂家。而外加剂品种也从
15、廖廖无几发展到16咱300多品牌，这标志着我国外加剂行业已初具规措并趋于成熟。为了更加强化技术管理和规范市场，1987年我国首次颁布了自己的混凝土外加剂标准（GB807687）；同时颁布的还有混凝土外加剂的分类，命定和定义（GB807587）；混凝土外加剂匀质性试验方法（GB807787）。这三个标准分别对混凝土外加剂从种类区分，技术指标和检验方法上作出了具体规定：现在GB807687已被GB807697代替。在以后的若干年里，我国又陆续颁布了混凝土外加剂应用技术规范（GBJ11988）；混凝土防冻剂标准（JC47292）；混凝土泵送剂标准（JC47392）；混凝土膨胀剂（JC47698）等系
16、列外加剂标准。1.3.2外加剂的现状我国外加剂行业的现状可以归纳为以下几点： 外加剂品种齐全，国外有的外加剂品种国内几乎都有；高效减水剂从原来较单一的萘系向多品种方向发展，如新品种的氨基磺酸盐、聚羧酸盐高效减水剂等；企业生产向大规模化过渡，目前年产万吨以上的高效减水剂的企业有20家，年产3-4万吨的企业有4家，产值超亿元的企业有7-8家；企业创名牌产品的力度加大，推动了外加剂产品质量的全面提高，为大批工程提供了优质的外加剂产品；复合外加剂的生产技术提高，性价比更为经济合理。第二章 矿物外加剂指以氧化硅、氧化铝和其他有效矿物为主要成分，在混凝土中可部分替代水泥、改善混凝土综合性能，且掺量一般小于
17、5%的具有火山灰活性或潜在水硬性的粉体材料。常用品种：粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、磨细沸石粉、偏高岭土、硅藻土、烧页岩、沸腾炉渣。矿物外加剂在混凝土中的作用：改善混凝土的和易性；1)大部分混凝土外加剂具有比水泥更细的颗粒，能填充水泥颗粒间的孔隙，比表面积大，吸附能力大，因而能有效改善混凝土的粘聚性和保水性。2)部分矿物外加剂能有效降低混凝土的粘性和内聚力，从而改善混凝土的可水泵性、振捣密实性及抹平性能。降低混凝土水化温度；提高早期强度或增进后期强度；改善内部结构，提高抗腐蚀能力：由于矿物外加剂的细骨料填充效应和后期水化作用，一方面改善混凝土的孔结构，使孔结构细化，均匀性增加、密实度提高，从而提高抗
18、腐蚀的能力。另一方面，由于矿物外加剂改变了水泥的部分水化产物和结构，如氢氧化钙晶体量减少，而水化硅酸钙等凝胶体增加，从而提高抗腐蚀的能力；提高混凝土的抗裂能力；提高混凝土的耐久性。2.1 粉煤灰电厂粉煤炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。2.1.1粉煤灰的分类粉煤灰按煤中分为F类和C类。F类粉煤灰-由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰。C类粉煤灰-由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般不大于10%拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分为三个等级：级、级、级。级粉煤灰不能用于结构部位混凝土。2.1.2粉煤灰的作用机理粉煤灰在混凝土中的作用：1)填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层，由于粉煤灰的容重（表观
19、密度）只有水泥的2/3左右，而且粒形好（质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密实，在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。 2)对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时，水化缓慢的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。 3)粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应，不仅生成具有胶凝性质的产物（与水泥中硅酸盐的水化产物相同），而且加强了薄弱的过渡区，对改善混凝土的各项性能有显著作用。4)粉煤灰延缓了水化速度，减小混凝土因水化热引起的温升，对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。 粉煤灰作为混凝土的矿物外加剂，在水泥基混凝土中主要作用机理有：1)火山灰活性效应
20、：由于粉煤灰具有无定型玻璃体形态的活性SiO2和Al2O3，且比表面积大，这些成分能与水化过程中析出得氢氧化钙缓慢进行“二次反应”，在表面生成具有胶凝性能的水化铝酸钙、水化硅酸钙等凝胶物质，填充在骨料之间形成紧密的混凝土结构。同时氢氧化钙的消耗使水泥的咸度降低，在此环境中更有利于水化铝硅酸盐的形成，从而使后期强度增长较快，甚至超过同级别的混凝土强度值。2)微骨料效应：混凝土在微观结构上是非匀质体，理论上，粗骨料的空隙由细骨料填充，细骨料的空隙由水泥浆填充，水泥颗粒的空隙则由水和水泥水化产物及毛细孔填充。由于满足混凝土施工和和易性的需要，实际用水量比水泥水化理论需水量多得多，再加上水泥在若干年之
21、内不可能完全水化，因此，凝胶孔和毛细孔是大量的，孔隙率占凝胶体的25%-30%，而粉煤灰，特别是经粉磨的超细灰，具有极小的粒径，在水化过程中，均匀分散于空隙和胶体中，起到填充毛细管及孔隙裂缝之中，改善的孔结构，提高了水泥石的密度。另一方面，未参与水化的颗粒分散于凝胶体中起到了骨料的骨架作用，进一步优化了凝胶结构，改善了与粗细骨料之间的粘结性能和混凝土的围观结构，从而改善了混凝土的宏观综合性能。3)形态效应：由于粉煤灰含大量的球状玻璃微珠，填充在水泥颗粒之间起到一定的润滑作用，因此，优质粉煤灰的需水量比小于100%，即达到同样流动性时可以降低用水量，另一个重要原因是，在混凝土流动性相同时，掺粉煤
22、灰的混凝土比不掺的内摩擦阻力减小，更容易泵送施工和振捣密实。特别是在掺减水剂或泵送剂的混凝土中，这一特性更加显著。当粉煤灰超量取代水泥，并用超量部分粉煤灰取代等体积的砂，混凝土的和易性得到进一步改善。2.1.3粉煤灰对混凝土的影响粉煤灰能够改善混凝土拌和物的和易性，降低混凝土水化热，提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐性能，但早期强度较低。2.1.4粉煤灰试验粉煤灰取样：粉煤灰以连续供应、相同等级的200t为以检验批。不足200t已为一个检验批。粉煤灰的数量按干灰（含水率小于1%）计算。1)散装灰取样 从不同部位取15分试样，每份试样13kg，混合拌匀，按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样。2)袋装灰
23、取样 从每批中任取10袋，从每袋中各取试样不少于1kg，混合拌匀，按四分法缩取比试验所需量大一倍的地试样。 粉煤灰必试项目：粉煤灰的必试项目有细度、烧失量和需水量比。试验方法1)细度试验称取试样50g，精确至0.1g，倒在0.45mm方孔筛筛网上，将筛子置于筛座上，盖上筛盖。接通电源，将定时开关开到3min，开始筛析。开始筛析后，观察负压表，负压表大于2000Pa时，表示工作正常，若小于2000Pa时，则应停机，清理吸尘器中的积灰后再进行筛析。在筛析过程中，用轻质木棒轻轻敲打筛盖，以防止吸附。筛析自动停止后。停机后将筛网内的筛余物收集并称量，准确至0.1g。粉煤灰细度按式2-1计算： (2-1
24、)式中 X筛余百分率； G筛余物质克数。2)烧失量试验称取大约1g试样，准确至1mg，置于已烘干至恒重的瓷坩埚中，将盖斜置于坩埚上，放在高温炉内从低温开始逐渐升高温度，在9501000温度下灼烧1520min，取出坩埚，置于干燥器中冷却至室温。称重，如此反复灼烧，直至恒重。粉煤灰烧失量按式2-2计算： (2-2)式中 X粉煤灰烧失量； G灼烧前试样质量； G1灼烧后试样质量。3)需水量比试验样品。试样样品：90g粉煤灰，210g硅酸盐水泥，750g标准砂。对比样品：300g硅酸盐水泥，750g标准砂。试验方法步骤：按水泥胶砂流动度测定方法（GB/T 24192005）进行。分别测定试验样品的流
25、动度达125135mm时的需水量W1和对比样品达到同一流动度时的需水量W2。需水量比按式2-3计算： (2-3)计算结果准确到1%。4) 粉煤灰必试项目试验结果评定见表2-1。 表2-1 粉煤灰质量指标项目技术要求级级级细度（45um方孔筛筛余）不大于/%F类粉煤灰12.025.045.0C类粉煤灰需水量比，不大于/%F类粉煤灰95105115C类粉煤灰烧失量，不大于/%F类粉煤灰5.08.015.0C类粉煤灰含水量，不大于/%F类粉煤灰1.0C类粉煤灰三氧化硫，不大于/%F类粉煤灰3.0C类粉煤灰游离氧化钙，不大于/%F类粉煤灰1.0C类粉煤灰4.0安定性雷氏夹沸煮后增加距离不大于/mmC类
26、粉煤灰5.02.1.5 粉煤灰的验收质量差的粉煤灰主要指细度为级的粉煤灰，他对强度有不利影响，取代水泥后混凝土最终强度会降低，即有反作用。所以必须对粉煤灰进行某些项目的检测。检验批的确定：以连续供应的200t相同等级的粉煤灰为一批，不足200t的按一批。检测项目：主要检测项目有细度、烧失量。同一供应单位每月测定一次需水量比，每季测定一次三氧化硫含量。不合格品(废品)处理：如有一项指标不符合要求，可以重从同一批粉煤灰中加倍取样，进行复验。复验后仍达不到要求时，应作降级或不合格品处理。2.2 粒化高炉矿渣粉粒化高炉矿渣粉也称为磨细矿渣，简称矿粉。是指粒化高炉矿渣经干燥、粉磨达到一定细度并符合规定活
27、性指数的粉体材料。矿粉是一种具有潜在水硬性的材料。一种材料单独调水本身就能硬化，且能与石灰或水泥水化生成的Ca(OH)2作用生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，这种性能称为潜在水硬性。2.2.1矿粉的作用机理 胶凝效应矿粉中玻璃体形态的活性SiO2、Al2O3,经过机械粉磨激活，能与水泥水化过程中析出的Ca(OH)2进行“二次反应”，生成凝胶物质。微骨料效应与粉煤灰的微骨料效应相似。均匀分散于空隙和凝胶体中，起到填充毛细管及空隙裂缝之中，改善空结构，提高水泥石的密实度。未参与水化的颗粒分散于凝胶体中起到骨料的骨架作用，进一步优化了凝胶结构，改善与粗骨料之间的粘结性能和混凝土的微观结构，从而改善综合性能
28、。 2.2.2 矿粉对混凝土的影响矿粉对混凝土的影响主要有抗渗性、水泥水化热、坍落度损失、收缩性能等。 矿粉对混凝土抗渗性能的影响矿粉对混凝土抗渗的改进，主要是由于矿粉的两个效应：火山灰效应：加入矿粉可以改善骨料与水泥石过度区的微观结构，由于在过度区中Ca(OH)2的定向排列，使得混凝土强度的降低，而且过度区的水灰比比较大，缺陷多，开孔的气泡也多，因此抗渗性下降。当加入矿粉后，矿粉中活性成分与Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶，使界面的Ca(OH)2晶粒变小，孔隙率也得以明显的下降，从而使混凝土的抗渗性提高、抗腐蚀性提高。微骨料效应：混凝土是由连续的颗粒堆积而成的，砂子填充石子之间的空隙，水
29、泥填充砂子之间的空隙，矿粉再填充水泥之间的空隙，这样就使混凝土孔隙率得到下降，同时也防止了离析、泌水的产生，使混凝土的抗渗性能大幅度的提高。矿粉对混凝土中水泥水化热的影响水化热是由水泥在水化时产生的，由于混凝土不易散热，导致了混凝土内外温差较大，在大体积混凝土中尤其如此，有时内部的温度高达90上，这样由于温差使混凝土内外产生非线性的温度梯度，当温差超过25时易产生贯穿性的温度裂缝。如果在混凝土中掺入矿粉，就可以降低水泥的用量，从而避免过多的水化热产生。由试验可知当矿粉的掺量在30%以上时，降低水化热的效果就特别明显。 矿粉对坍落度损失的影响坍落度损失是施工中最棘手的问题，它不仅造成了施工的困难
30、，而且为了恢复混凝土的流动性不可避免要加入水或外加剂，从而影响了混凝土的强度及耐久性。如果在混凝土中加入矿粉，因其化学活性不如水泥高，所以在搅拌后的两小时内混凝土的流动性易于控制，能减少坍落度的损失，对施工尤其有利。矿粉对混凝土收缩性能的影响粉煤灰和矿粉双掺的干缩率都要比单掺粉煤灰的混凝土大，并且随矿粉和水泥掺量的增加，干缩率增大。一般来说，掺合料的增加能降低混凝土的收缩性能，磨细矿粉对混凝土的收缩与其细度有关，如果矿粉的细度为300m2/kg，即与水泥细度相当时，混凝土的收缩可随矿粉掺量的增加而减少，但当矿粉的细度为400m2/kg时，混凝土的收缩会随矿粉掺量的增加而增加。2.2.3 矿粉的
31、验收检验批的确定：年产量1030万吨，以400吨为一批。年产量410万吨，以200吨为一批。检测项目：主要有活性指数、流动度比。不合格品处理：若其中任何一项不符合要求，应重新加倍取样，对不合格的项目进行复验。评定时以复验结果为准。根据用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉(GB/T 18046）的规定，矿渣粉根据28d活性指数(%)分为S105、S95、S75三个级别，相应的技术要求见表2-2。表2-2 矿渣粉技术要求级别S105S95S75级别S105S95S75密度/(g/cm3)2.8三氧化硫(%)4.0比表面积/(m2/kg)500400300氯离子(%)0.06活性指数(%)7d9575
32、55烧失量(%)3.028d1059575玻璃体含量(%)85流动性比(%)95放射性合格含水量(质量分数)(%)1.02.3 硅灰在冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的硅蒸汽氧化后，经收尘器收集到的以无定型二氧化硅为主要成分的产品。比表面积4500m2/kg左右，粒径0.08um，堆积密度200250kg/m3。它为高活性，无定型SiO2的球形颗粒，粒径是水泥颗粒的1/100，能够填充在水泥颗粒之间，同时还可与水化产物发生反应，生成凝胶体，也可与具有碱性物质的材料反应，生成凝胶体。2.3.1 硅灰的特性和作用机理 硅灰的特性硅灰是硅铁和硅金属生产中的工业尘埃，它是在冶炼硅、铁合金时由电弧炉
33、中高纯度石英与焦碳发生还原反应而生成的。 硅灰具有以下特性：1)硅灰是一种非常细的粉末，主要成分是颗粒极细(0.1m0.2m)的无定型的二氧化硅。它的平均粒径比水泥小100倍，比表面积约为15g/m220g/m2 ；2)因为硅是从蒸气冷凝而得，故其粉末具有非常完美的球状形态；3)这种粉末含有8595以上玻璃态的活性二氧化硅；4)硅灰的比重为2.2g/cm3 2.5g/cm3，松散容重为 200kg/m3 300kg/m3。硅灰掺入混凝土后，对新拌和硬化混凝土的作用与上述几个特性有关。 硅灰的主要品质指标是它的SiO2含量和细度。SiO2含量越高、细度越细，其对混凝土的改性效果也越好。 硅灰在混
34、凝土中的作用机理硅灰具有极强的火山灰性能。其作用机理是当把硅灰掺入混凝土中后，硅灰和水接触，部分小颗粒迅速溶解，溶液中富SiO2贫Ca的凝胶在硅灰粒子表面形成附着层，经过一定时间后，富SiO2和贫Ca凝胶附着层开始溶解和水泥水化产生的Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶。 火山灰反应的结果是改变了浆体的孔结构，使大孔(大于0.1m)减少，小孔(小于0.05m)增加，使孔径变细，还将浆体中Ca(OH)2减少，结晶细化。并使其定向程度变弱，细颗粒的硅灰，填充在水泥颗粒空隙间，也使浆体更密实。此外，由于火山灰的反应和减少泌水，界面处浆体密实，Ca(OH)2晶体细化，定向程度减弱，致使过渡区变薄，增加
35、浆体与骨料界面的粘结，从而改变界面过渡区分布形态。 2.3.2 硅灰对混凝土的影响掺入硅灰，可以改变混凝土的一些重要物理性能指标，可以满足某些特殊性的要求。 影响混凝土用水量：硅灰颗粒可以填充相对较大的水泥颗粒的孔隙，减少孔隙的体积，但硅灰很大的比表面积对和易性的影响更大。因此，一般用水量要随硅灰掺量的增加而增加。但为了保持流动度不变，在掺入硅灰的同时，一般都要加入高效减水剂或超塑化剂。 改善和易性：在混凝土水胶比W/(C+SF)比较低的情况下，加入硅灰要增加粘聚性。为了得到与不掺硅灰的混凝土相同的和易性，一般要增加50mm坍落度，但在水泥用量低于300kg/m3情况下，加入硅灰可以改善它的粘
36、聚性。 减少泌水量：因为硅灰的比表面积非常高，在新鲜混凝土中的许多自由水都被硅灰粒子所约束，可以大大减少泌水量。 减少离析：掺入硅灰可改善混凝土的离析性能。当坍落度较大，振捣时间比较长的时候，硅灰混凝土也不易离析。 塑性收缩：混凝土的塑性收缩开裂是由于混凝土表面拉应力超过了混凝土早期的抗拉强度。这种拉应力是由混凝土表面水份移动所引起的。硅灰混凝土显著减少泌水量就增加了塑性收缩开裂的危险性，特别在蒸发速度比较高的情况 (例如高风速、低湿度和高温度情况下) 。塑性收缩开裂可出现在浇注抹面之后直至混凝土开始凝固，大多发生在混凝土接近初凝的时候。为了防止塑性开裂，混凝土必须覆盖以防止快速蒸发，表面可用
37、麻袋或塑料膜或养护剂覆盖，或者用喷雾的方法来减少蒸发，一些能延缓蒸发的特种外加剂在国外也曾用来减少塑性开裂的危险。 凝结时间：硅灰混凝土的凝结时间与等强度不掺硅灰的混凝土相比经常是略为增加。在没有减水剂和超塑化剂的情况下也会延迟，特别是在硅灰含量较高的情况下更是如此。当外掺硅灰以提高强度时，视所用外加剂的品种不同，对凝结时间影响也不同，有的缩短12 h，有的没有明显增加、有的延缓12 h。由于硅灰比表面积较高，同样剂量引气剂情况下其含气量要减少，尽管使用超塑化剂也是如此。 减少水化热温升：用硅灰取代水泥可以减少水化热温升。曾测试了硅灰取代量为0 10、30的水泥水化热。硅灰水泥的热峰值出现虽都
38、略早于不掺的，但总放热量都低于不掺硅灰，7 天总放热量在取代量为10及30时，分别降低29和19。水泥用量为540kg/m3并以10硅灰取代水泥的高强混凝土，其绝热温升可以比不掺的减少9。 2.3.3 硅灰的验收检测批确定：年产以连续供应的100t相同等级的硅灰为一批，不足100t的按一批。检测项目：主要有细度、游离氧化钙、体积安定性。同一供应单位每月测定一次需水量比，每季测定一次三氧化硫含量。不合格处理：如有一项不符合检测项目，可重新从同一批硅灰中加倍取样，进行复验。评定时以复验结果为准。2.4其他品种矿物外加剂其他品种矿物外加剂还有：沸石粉、偏高龄土、复合矿物外加剂和磨细石灰石粉等。沸石粉
39、沸石粉是指以一定品位纯度的天然沸石岩为原料，经粉磨至规定细度的粉末。沸石粉对混凝土的作用：1)使混凝土具有良好的工作性，即拌和物的流动性和粘聚性好，不离析，泌水率较小。2)加入沸石粉可以起到密实填充效应和火山灰效应，使胶凝材料体系均匀密实，浆体的孔隙率低，界面区的结晶相含量减少，从而可以提高混凝土的后期强度。3)沸石粉可以提高混凝土的抗碳化和钢筋锈蚀的性能。4)沸石粉可以抑制碱骨料反应。偏高岭土偏高岭土是指由高岭土在700800条件下轻烧脱水，再经粉磨制得的白色粉末，平均粒径12m，SiO2和Al2O3含量90%以上，特别是Al2O3含量较高，达30%45%。偏高岭土对混凝土的作用：1)对混凝
40、土的流动性略有影响，随掺量增加，流动性下降。2)能显著提高混凝土的泌水性。3)随掺量提高，早期强度和后期强度均相应提高。复合矿物外加剂虽然粉煤灰、矿粉、硅灰、沸石粉和偏高龄土等矿物外加剂单独使用时，也能有效改善混凝土的性能，但每一种矿物外加剂除了各自的优点外，均有不足之处。因此，采用两种或两种以上矿物外加剂复合，达到优势互补，可以进一步提高综合性能，成为目前的研究重点和发展方向。复合矿物外加剂的主要技术优势：1)可以根据单矿物的化学组成和物理性能优化组合。2)可以实现不同矿物之间细度的合理级配。3)可以提高矿物之间的均匀性。4)可以实现性能互补。5)可以简化混凝土搅拌站的贮料设备和防止混仓，简
41、化计算过程并提高计量精度。磨细石灰石粉磨细石灰石粉的主要原材料是以硅酸钙为主要成分的天然石灰岩，经磨细到比表面积大于300m2/kg以上制备而成。1)石灰石粉能提高混凝土的早期强度和后期强度。2)石灰石粉能有效减少混凝土的塌落度损失。3)石灰石粉会降低混凝土的含气量，并减少泌水，因而可以提高混凝土的抗渗性能。第三章 混凝土化学外加剂化学外加剂是指能有效改善混凝土某项或多项性能的一类材料，其参量一般只占水泥的5%以下，却能显著改善混凝土的和易性、强度、耐久性或调节凝结时间及节约水泥。外加剂的应用促进了混凝土技术的飞速进步，技术经济效益十分显著，使高性能混凝土的生产和应用成为现实，并解决许多工程技
42、术难题。外加剂的常规试验项目：减水剂、含气量、凝结时间差、塌落度保留值、压力泌水率、抗压强度比、钢筋锈蚀等。3.1 减水剂在保持新拌混凝土和易性相同的情况下，能显著降低用水量的外加剂叫混凝土减水剂，又称为分散剂或塑化剂。其必试项目有钢筋锈蚀、28d抗压强度比和减水率。3.1.1 减水剂的分类根据减水剂减水及增强能力，分为普通减水剂(又称塑化剂，减水率不小于8%)、高效减水剂(又称超塑化剂，减水率不小于14%)和高性能减水剂(减水率不小于25%)，并又分别分为早强型、标准型和缓凝型。 按组成材料分为：木质素磺酸盐类；多环芳香族盐类；水溶性树脂磺酸盐类。 本章不作过多介绍，在下一章节将作重点介绍。
43、3.2 引气剂在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，起到改善混凝土和易性，提高混凝土抗冻性和耐久性的外加剂，叫做混凝土引气剂。它的参量通常为水泥质量的0.002%0.01%，掺入后可使混凝土拌合物中引气量达到3%5%。因为引气剂引入的小气泡对水泥颗粒及骨料颗粒具有浮托、隔离及“滚珠”作用，所以引气剂具有一定的减水作用。其必试项目有钢筋锈蚀、28d抗压强度比和含气量等。3.2.1 引气剂的分类引气剂是表面活性物质，但是只有少量表面活性物质可作为混凝土引气剂使用。按引气剂水溶液的电离性质，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂四类。3.2.
44、2 引气剂的作用机理引气剂的作用主要用两个方面，一是使引入的空气易于形成微小气泡；二是保持微小气泡稳定，并均匀分布在混凝土中，防止气泡兼并增大、上浮破灭。3.2.3 引气剂对混凝土的影响 混凝土含气量引气剂的掺入导致混凝土含气量提高，混凝土有效手里面积减小，故混凝土强度下降，混凝土含气量限值见表3-1。表3-1 混凝土含气量限值粗骨料最大粒径（mm）1012202540含气量（%）7.06.05.55.04.5 混凝土的耐久性1)混凝土的抗渗性由于引气剂的引起减水剂具有一定的减水作用，所以混凝土用水量减少，拌合物的离析和泌水性降低，这样使混凝土中连接的大毛孔，即水分迁移的主要途径通道减少了，因而混凝土的抗渗性提高了。同时，引气剂引入大量封闭的微小气泡，占据了混凝土中的自由空间，破坏了毛细管的连续性，这也使混凝土的抗渗性得到改善，尤其是引气剂减水剂还使水泥颗粒分散均匀，因而改善了混凝土的均匀性，提高了混凝土的密实性，这样也显著地提高了混凝土的抗渗性。
