高性能混凝土的原材料.ppt

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1、高性能混凝土,第二章 高性能混凝土的原材料,高性能混凝土由于要满足多元组分优化配制、可泵性、高强度、良好的耐久性等多方面的技术要求，故在原材料选择上要比普通混凝土严格、复杂得多。,高性能混凝土是指采用常规材料和生产工艺，能保证混凝土结构所要求的各项力学性能，并具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。,(1)原材料组成较复杂,普通混凝土：水泥、水、砂、石四元组分,高性能混凝土：水泥、矿物掺合料、外加剂、水、砂、石 多元组分,磨细矿渣粉煤灰硅灰磨细钢渣等,减水剂缓凝剂减缩剂膨胀剂等,(2)对原材料有更严格的要求,如对粗集料最大粒径的要求普通混凝土：GB50204-92有如下规定，粗集料最大粒

2、径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，不得大于钢筋最小净距的3/4；对混凝土实心板，集料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不能超过50mm。高性能混凝土：除普通混凝土的要求以外，粗集料最大粒径还受泵送高度、输送管径大小限制，还受混凝土设计强度限制。,1.水泥Cement,水泥生产的主要原材料,粘土质原料：提供Al质、Si质和部分Fe质组分，主要有如粘土、页岩、淤泥、污泥等。SiO2/(Al2O3+Fe2O3)约为2.53.5 Al2O3/Fe2O3 约为1.53.0,石灰质原料：提供Ca质组分，主要有如石灰石、电石渣等,校正原料：当上述两种原材料按任何配比均达不到所要求的组成时，用其他原材料如F

3、e粉等进行校正。,调凝材料：主要是石膏,1.水泥Cement,水泥的生产过程,简单地说，水泥的生产过程可以概括为“两磨一烧”，即生料的粉磨、熟料的烧成、熟料的粉磨。,1.水泥Cement,水泥品种,水泥品种众多，常用的有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥（矿渣掺量20%70%）、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰掺量20%40%），其差别在于混合材料品种和掺量大小。,另外，还有硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等等，与硅酸盐水泥的差别在于熟料矿物的不同。可用于配制具有特殊性能的混凝土。,特种硅酸盐水泥还包括道路硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、低热微

4、膨胀硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、油井水泥等，可用于配制具有特殊性能的混凝土。,1.水泥Cement,水泥强度指标,1.水泥cement,水泥的强度性能与混凝土的强度性能,混凝土强度在很大程度上取决于水泥强度及其性能。在我国，配制高强混凝土宜选用42.5或更高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。,（1）混凝土强度与水泥强度等级的关系,1.水泥cement,水泥的强度性能与混凝土的强度性能,此外，水泥的强度性能与其煅烧制度等也有关系。,1.水泥cement,水泥与高效减水剂的相容性,问题的提出：,在高性能混凝土当中，普通使用高效减水剂，而水泥与高效减水剂之间存在相容性的问题，即：在水胶比很低的情况

5、下，并不是每一种符合国家标准的水泥在使用一定的高效减水剂时都有同样的流变性能；同样，也并不是每一种符合国家标准的超塑化剂对每一种水泥流变性能的影响都一样。,1.水泥cement,一、根据工程的应用环境和外加剂的相容性，选择水泥的品种，通常水泥细度应适中，C3A含量应较低（8%以下），碱含量也较低；二、高标号水泥出厂后,应尽快使用,否则,强度损失较大;三、对于高强度的高性能混凝土,为了保证水泥质量的稳定,严禁使用立窑水泥;四、若没有相应的措施,最好不用早强型的水泥,以免影响混凝土的流变性能和后期强度的发展；五、刚出磨的水泥应降温后再使用，否则有可能对混凝土工作性能和内部温升造成严重影响。,高性能

6、混凝土对水泥的选择：,2.集料 Aggregate,集料（又称骨料）是混凝土的主要组成材料之一，占混凝土体积比例70%80%左右。集料在混凝土中既有技术上的作用，又有经济上的意义。在技术上，集料的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性；在经济上它比水泥便宜很多，作为廉价的填充材料，使得混凝土这种建筑材料成本低廉。,2.集料 Aggregate,按混凝土集料粒径，可以将其分为粗集料和细集料。通常把0.154.75mm粒径的集料称为细集料。把4.75mm以上粒径的集料称为粗集料。根据集料的密度，可分为普通集料，重质集料和轻集料。不同的集料，应用于要求不同的混凝土，如重质集料一

7、般用于防辐射混凝土的配制，而轻集料则有利于减轻混凝土的自重和隔声等作用。按集料的来源和加工方式不同可分为天然集料和人工集料两大类；而按集料的材质不同，又可分为石灰岩集料、花岗岩集料、砂岩集料、石英岩集料等。,集料的分类,2.集料 Aggregate,细集料分类,细骨料一般为天然岩石长期风化等自然条件下形成的天然砂。根据产源的不同，天然砂可分为河砂、海砂及山砂。也有天然岩石经人工加工得到的机制砂，其定义为由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。而混合砂指由机制砂和天然砂混合制成的砂。,2.集料 Aggregate,集料的级配,颗粒级配是指粒径大小不

8、同的骨料相互搭配的情况。良好的级配应当能使骨料的空隙率和总表面积均较小，从而不仅使所需水泥浆量较少，而且还可以提高混凝土的密实度、强度及其它性能。因此，对于集料的级配，无论是商品混凝土生产企业还是施工单位，都应予以重视。,2.集料 Aggregate,细集料的级配,砂的级配通常用筛分法确定。根据国家标准，筛孔尺寸有0.075mm0.15mm0.3mm0.6mm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm这几个级别。,2.集料 Aggregate,细集料的级配规定,2.集料 Aggregate,细集料粗细程度表示方法,2、细度模数法,式中 i累计筛余百分率，即该号筛与大于该号筛的各筛分计筛余

9、百分率之和。,2.集料 Aggregate,2.集料 Aggregate,石子各粒级的公称上限粒径称为这种石子的最大粒径。石子的最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。配制普通强度等级混凝土时，在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝土的强度。然而石子最大粒径过大时，则由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。对于C50C60混凝土，粗集料最大粒径宜不大于25mm，对C60以上的混凝土宜小于 20mm。,2.集料 Aggregate,同时，最大粒径的选用，要受结构上诸因素和施工条件等方面

10、的限制。,另外：1、粗集料粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，不得大于钢筋间最小净距 的3/4。2、对混凝土实心板，集料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不能超过50mm。,粗集料5-25mm最佳级配图 粗集料5-40mm最佳级配图,2.集料 Aggregate,集料的粒形,集料的粒形对混凝土工作性能及强度有重要的影响，配制高性能混凝土应当尽量选择针片状含量低的粗集料以及圆形度较高的细集料，对工作性能要求高时应避免使用棱角多的机制砂。针状（颗粒长轴长度大于平均粒径的2.4倍）片状（厚度小于平均粒径的0.4倍）,针片状仪,2.集料 Aggregate,集料的强度及坚固性,集料在混凝土当中起到骨

11、架的作用，通常情况下，集料的强度都应高于混凝土的设计强度。当混凝土设计强度等级较高时，集料强度在很大程度上决定了混凝土的强度，但当集料强度足够高时，混凝土强度几乎不受集料强度的影响。我国行业标准普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法（JGJ53-92）规定混凝土强度等级为C60及以上时应进行岩石抗压强度检验，其他情况下如有怀疑或认为有必要时也可进行岩石的抗压强度检验。岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5，且火成岩强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30MPa。,2.集料 Aggregate,集料的强度及坚固性,集料的强度难以直接进行测量，一般通过压碎值

12、指标和母岩强度来间接地进行评价。岩石立方强度试验，是用母岩制成 555 立方体，或直径与高度均为5的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5。,2.集料 Aggregate,集料的强度及坚固性,配制C60以上强度等级的高性能混凝土，应选择级配良好的玄武岩、石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石，岩石的抗压强度与混凝土的抗压强度等级之比不低于1.5，或其压碎值Qa小于10%。,2.集料 Aggregate,集料的强度及坚固性,（2）骨料的坚固性 骨料的坚固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用（如冻融循环作用）下骨料抗碎裂的能力。坚固性试

13、验是用硫酸钠溶液法检验，试样经五次干湿循环后，其质量损失应不超过规范的规定,2.集料 Aggregate,集料的杂质含量,为保证混凝土的质量，砂中有害杂质的含量，应符合国家技术规范的规定。如果是海砂，还要考虑氯离子的含量。,高性能混凝土用的粗细集料含泥量宜控制在1%以下，达不到时应采取冲洗或其他措施进行处理。,2.集料 Aggregate,集料性质对混凝土性质的影响,3.外加剂,外加剂是指在拌和混凝土过程中掺入以改善混凝土性能为目的物质，其掺量一般不大于水泥质量的5。在现代混凝土技术中，外加剂已成为继水泥、砂、石、水后混凝土的不可或缺的第五组分。按功能分：改变流变性的减水剂、引气剂、泵送剂 调

14、节凝结时间的缓凝剂、速凝剂、部分早强剂 改善耐久性的减缩剂、阻锈剂、防冻剂 提供特殊性能的引气剂、膨胀剂、增韧剂,减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌合用水量的外加剂。由于拌合屋中加入减水剂后，如不改变单位用水量，可明显地改善其和易性，因此减水剂又称为塑化剂。,3.1减水剂,3.外加剂,减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成，当两种物质接触时（如水水泥，水油，水气），表面活性剂的亲水基团指向水，憎水基团朝向水泥颗粒（油或气）。减水剂能提高混凝土拌合物和易性及混凝土强度的原因，是由于其表面活性物质间的吸附一分散作用、润滑、湿润作用所致。,减水剂的作用机理,3

15、.外加剂,水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使1030的拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。,当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基端指向水溶液。由于亲水基团的电离作用，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性。,3.外加剂,另外，阴离子表面活性剂类减水剂，其亲水基团极性很强，易与水分子以氢键形式结合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水是很好的润滑剂，有利于水泥颗粒的滑动，从而使混凝土流动性进一步

16、提高。减水剂还能使水泥更好地被水湿润，也有利于和易性的改善。,3.外加剂,3.外加剂 Admixture,使用减水剂的技术经济效果,在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌合水用量525%或更多。在保持原来配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高。若保持强度及和易性不变，可节约水泥1020%。由于拌合水量减少，拌合物的泌水、离析现象得以改善，可提高混凝土的抗冻性、抗渗性。,在合适掺量及掺加方法下！,目前常用的减水剂,木质素系减水剂 主要有木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁），其中以木钙使用最多，简称剂，它属于阴离子表面活性剂。,剂是以生产纸浆或纤维浆的

17、亚硫酸木浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制成，为棕黄色粉状物。剂因原料丰富，价格低廉，并具有较好的塑化效果，故目前应用较多。,剂为普通减水剂，其适宜掺量为0.20.3，减水率10左右；有缓凝作用，一般缓凝13。,3.外加剂,萘系减水剂 萘系减水剂为高效减水剂，它是以工业萘或由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成，为棕色粉末，主要成分为一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。,这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有、MF、等。萘系减水剂适宜掺量为0.51.0，其减水率较大，为1025%，增强效果显著，缓凝性很

18、小，大多为非引气型。适用于日最低气温以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。,3.外加剂,树脂类减水剂 此类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。它是由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子表面活性剂。,我国产品有树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。适宜掺量为05.，减水率达。对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土1d 强度提高一倍以上，强度即可达空白混凝土d的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。,3.外加剂,糖蜜类减水剂 糖蜜类减

19、水剂为普通减水剂，它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有TF、ST、3FG等，糊状有糖蜜。,糖蜜减水剂适宜掺量为0.20.3，减水率10左右，属缓凝减水剂。,3.外加剂,聚羧酸系高效减水剂 聚羧酸盐系高效减水剂的特点是采用接枝共聚方法合成，主要原料为：丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等。与常用的奈系和糖蜜类减水剂相比，聚羧酸系高效减水剂具有掺量低、增强效果好、坍落度保持性好、与水泥适应性更好等特点。,聚羧酸系减水剂掺量很小，一般为(0.1%0.2%),减水率在25%左右，并且具有优良的缓凝、早强或保持

20、坍落度的作用,3.外加剂,（1）减水剂选择的一般原则 a、选用的减水剂减水增强效果好，坍落度损失小，不应使混凝土拌合物产生泌水、离析现象，要具有良好的和易性及可泵性；b、要按工程特点来选:大体积混凝土、高强度等级砼 c、要按施工时的环境温度来选：夏季、冬季 d、要考虑到材料来源及价格。,3.外加剂,减水剂的选择原则,（2）强度要求如混凝土强度等级C50，则一般可选用普通减水剂或引气减水剂（引气性大的高效减水剂有MF，建1和AF等）；如混凝土强度等级C50，则一般应选用非引气性的高效减水剂，如国产的FDN，NF，UNF，SN-2及SM等型号的高效减水剂；如有早强要求，则宜掺入早强剂或早强减水剂,

21、3.外加剂,（3）其他要求a、普通减水剂，不宜单独用于蒸养混凝土；b、引气剂及引气减水剂，不宜用于预应力混凝土、蒸养混凝土；c、缓凝剂及缓凝减水剂，不宜用于日最低气温5C以下的混凝土，不宜单独用于水泥用量低、水灰比大的贫混凝土，且不宜单独用于早强混凝土、蒸养混凝土；d、氯盐、含氯盐外加剂不得用于易引起钢筋锈蚀的混凝土工程；e、氯盐、含氯盐外加剂宜与阻锈剂复合使用；f、若外掺硅灰，则必须用高效减水剂；,3.外加剂,SEM图像,不掺减水剂，高 w/c 水化物距离宽低強,20,000,用萘系减水剂水化物距离窄 高强,20,000,SEM图像,用X404取得更低 w/c水化物距离更短特高强,20,00

22、0,SEM图像,3.外加剂 Admixture,减水剂的掺加方法,先掺法后掺法分次掺加法,3.外加剂 Admixture,全球外加剂销售额：约80亿欧元,外加剂品牌众多，品质不一。,减水剂的品牌和市场,3.外加剂 Admixture,3.2 调凝剂,缓凝剂促凝剂速凝剂,什么是凝结？为什么要调凝？调凝剂有哪些类别？,3.外加剂 Admixture,3.2.1 缓凝剂,缓凝剂类别,3.外加剂 Admixture,3.2.1 缓凝剂,缓凝剂作用机理,缓凝剂的作用机理解释主要有：吸附理论、生成络盐理论、沉淀理论和控制氢氧化钙结晶生长理论。,3.外加剂 Admixture,3.3 速凝剂,可溶性无机盐类

23、可溶性有机化合物其他固体物质,速凝剂的种类,目前学者对速凝剂的促凝机理尚无统一定论,3.外加剂 Admixture,混凝土减缩剂（SRA)一般为聚醚或聚醇类有机物及他们的衍生物，按组分不同分为单一组分减缩剂和多组分减缩剂，其中单一减缩剂分为：醇类减缩剂聚氧乙烯类减缩剂其他类型减缩剂,3.4减缩剂,减缩剂的种类,3.外加剂 Admixture,减缩剂作为一种减少混凝土孔隙中液相的表面张力的有机化合物，其主要作用机理就是降低混凝土毛细管中液相的表面张力，使毛细管负压下降，减小收缩应力。显然，当水泥石中孔隙液相的表面张力降低时，在蒸发或者是消耗相同的水分的条件下，引起水泥石收缩的宏观应力下降，从而减

24、小收缩。水泥石中孔隙液的表面张力下降得越多，其收缩越小。,减缩剂的减缩机理,3.5 膨胀剂,混凝土膨胀剂是在膨胀水泥基础上发展起来的一种混凝土外加剂。混凝土膨胀剂按化学成分可以分为5类：硫铝酸钙类膨胀剂 氧化镁类膨胀剂 石灰类膨胀剂 氧化铁类膨胀剂 复合类膨胀剂,3.外加剂 Admixture,膨胀剂的分类,3.外加剂 Admixture,3.5 膨胀剂,膨胀剂的作用机理,（1）硫铝酸钙类膨胀剂作用机理:硫铝酸盐系膨胀剂是工程中最常见的膨胀剂,其品种很多,主要包括CSA膨胀剂和明矾石膨胀剂,产生膨胀能的原因是由于硫铝酸钙水化物(钙矾石)的生成,其反应通式为:6CaO+3Al2O3+3SO3+9

25、6H2O3CaOAlO2O33CaSO432H2O对钙矾石的膨胀机理,主要存在两种理论:即结晶膨胀和胶体吸水膨胀。,3.外加剂 Admixture,3.5 膨胀剂,膨胀剂的作用机理,（2）氧化镁类膨胀剂 氧化镁系膨胀剂主要是通过氧化镁水化生成氢氧化镁结晶(方镁石)而产生膨胀,体积可增加940%1238%反应式为:MgO+H2OMg(OH)2特性:由于方镁石在常温下的水化反应时间相对较长,膨胀效应发挥较慢,因此被用来补偿由于温度变化引起的收缩和后期收缩。,3.外加剂 Admixture,3.5 膨胀剂,膨胀剂的作用机理,（3）石灰系膨胀剂 石灰系膨胀剂主要是通过氧化钙遇水发生反应生成氢氧化钙而产

26、生膨胀,水化产物体积可增加将近1倍，反应式为:CaO+H2OCa(OH)2特性:石灰系膨胀剂由于膨胀速率对温度、湿度等环境影响十分敏感而难于控制,生产及使用时间不能间隔过长,保质期短而较少用于一般混凝土的补偿收缩,目前主要用于设备灌浆,职称灌浆料,用于大,3.外加剂 Admixture,3.5 膨胀剂,膨胀剂的作用机理,（4）氧化铁系膨胀剂 氧化铁系膨胀剂是在铁粉中掺加适量的氧化剂和催化剂，使铁氧化，然后利用氧化铁与碱的作用生成氢氧化铁、氢氧化亚铁而使混凝土体积膨胀，反应式为:Fe+Rxn+H2OFeXn+R(OH)n+H2FeXn+R(OH)nFe(OH)n+RXn 式中RX为离子型催化剂。

27、特性:此类膨胀剂的主要特点是膨胀稳定期较早、耐热性好，适用于干热高温环境，但膨胀量不太大，主要作为收缩补偿剂使用。,复合膨胀剂BEA的研制,1）未掺膨胀剂的基准样，21d已出现较大的收缩；2）1#早期膨胀能大，但膨胀落差大，在90d龄期已出现收缩；3）3#及掺UEA样，早期膨胀能较小，且在90d龄期已出现收缩；4）2#掺BEA样，早期膨胀能大，且膨胀落差小，在90d龄期仍有较大的膨胀率，持续稳定膨胀。通过BEA组分的设计，可进行膨胀量的精确控制。,3.外加剂 Admixture,SEM,4.拌合水Water,有可能用于搅拌混凝土的水：（1）自来水；（2）地表水（河水、湖水）；（3）地下水；（4

28、）伏流水；（5）工业用水；（6）回收水；（7）海水。根据研究结果和经验，除含有酸类、糖类、洗涤剂以外，即使使用污水，混凝土的强度也未必有显著的影响。一般以强度比是否达到85%作为评判有害无害的界限。,5.矿物掺合料Mineral Admixture,在高性能混凝土当中，矿物掺合料几乎已经成为不可或缺的组分，在混凝土中合理地使用掺合料不仅对于提高混凝土的工作性能、耐久性能、强度性能、体积变形性能、经济性等几乎都能取得令人满意的技术效果。,5.矿物掺合料 Mineral admixture,5.1 粉煤灰Fly ash 粉煤灰作为一种掺合料应用于混凝土已有五六十年的历史了。美国加州理工学院的于19

29、33年开始发表关于粉煤灰用于混凝土中的研究报告。但在工程结构中的应用只是在70年代以后才有了较大的发展。随着混凝土科学技术的发展，粉煤灰混凝土技术也越来越成熟。,150um的玻璃球,5.矿物掺合料 Mineral admixture,粉煤灰是火力发电站燃烧煤时排出的飞灰。粉煤灰中含有大量的球状玻璃珠，其细度一般比水泥还细。粉煤灰的化学成分是由原煤的化学成分和燃烧条件而定。通过对我国40个大型电厂的资料分析，粉煤灰的化学成分变动如下表。,我国粉煤灰的化学成分（质量百分数，%）,（1）粉煤灰品质 由于不同热电厂的煤源、燃烧热历史、收尘方式等不同，粉煤灰的品质存在很大的差异，对混凝土的性能将会产生不

30、同的影响。因此，在选用粉煤灰时必须考虑其品质好坏。在我国，根据粉煤灰的细度、烧失量、需水量、三氧化硫和含水率等几项指标，将其分为、级。,HPC的FA应符合GBJ146粉煤灰混凝土应用技术规范，且宜选用级粉煤灰；若采用级粉煤灰应先通过试验，证明能达到所要求的性能指标后方可采用。,（2）粉煤灰的作用机理 粉煤灰有火山灰材料具有的特性：消耗了水泥水化时生成薄弱的、而其往往富集在过渡区的氢氧化钙片状结晶，但由于水化缓慢，只在后期才生成少量C-S-H凝胶，填充于水泥水化生成物的隙，使其更加密实。除此外优质的粉煤灰还具有：a形态效应；b填充效应；c微集料效应,（3）粉煤灰的活性及其激发 a.化学激发方法b

31、.机械力激发方法,（4）粉煤灰的掺量 在混凝土生产中，应用粉煤灰可采用外掺法、等量取代法和超量取代法等三种方法。从实践来看，这三种方法中以超量取代法效果最佳。,我国JGJ 28-86对粉煤灰的超量系数K作出如下规定：采用级灰时，=1.01.4；采用级灰时，K=1.21.7；采用级灰时，K=1.52.0，并规定强度等级高的混凝土取上限，强度等级低的混凝土取下限。在高性能混凝土配比设计规程征求稿中规定粉煤灰取代水泥的最大用量宜30%。,（5）粉煤灰混凝土的性能,a、新拌和混凝土的性能(1)工作度 粉煤灰置换部分水泥使用时，获得相同稠度下，单方混凝土用水量可以降低。粉煤灰细度越大，烧失量越低，达到相

32、同稠度下，单方混凝土用水量降低就越多。(2)水化热 粉煤灰可以和水泥水化生成的Ca(OH)2反应，速率与水泥相比相当小，水化热也小。因此，以粉煤灰置换一部分水泥后，水化热放出的速度减缓了。通过粉煤灰抑制混凝土的升温，可有效缓和混凝土的开裂。,（5）粉煤灰混凝土的性能,b、粉煤灰对硬化混凝土性能的影响(1)强度 以粉煤灰置换部分水泥后，混凝土的强度与基准混凝土相比，早期强度偏低，但长期强度增加。(2)抗渗性 以粉煤灰置换部分水泥后，混凝土的抗渗水性和抗氯离子渗透能力显著提高。主要是因为粉煤灰的火山灰特性还有填充效应提高了混凝土的密实度。(3)中性化（抗碳化性能）有观点认为含粉煤灰混凝土的碳化速度

33、要快。但是粉煤灰混凝土抗碳化性能与水灰比、用水量、粉煤灰掺量等有密切关系。(4)体积稳定性 掺入粉煤灰的混凝土，干燥收缩率降低，而其随着对水泥置换率加大，越明显。,5.矿物掺合料 Mineral admixture,5.2 矿渣粉Slag 矿渣是冶炼生铁时由铁矿石中的硅铝组分与造渣矿物石灰和氧化镁等熔融、冷却后得到的副产品。,（1）磨细矿渣粉的活性及其影响因素,3d,28d,矿渣活性影响因素：化学组成细度热历史,（2）磨细矿渣粉的活性评价方法,碱度：b=(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2：碱度越大，活性越大；XRD分析：XRD测定矿渣的结晶比率并计算矿渣玻璃化率：玻璃化率=（1结晶比率）

34、100%，玻璃化率越大，活性越大；比表面积：用勃氏法或激光粒度仪测定，比表面积越大，活性越大；活性指数：我国分为S105、S95、S75三个级别,（3）磨细矿渣粉对混凝土性能的影响,对新拌工作性能的影响(1)降低单方混凝土的用水量 混凝土达到相同工作度与流动性时，含矿渣超细粉混凝土的用水量可以降低。(2)泌水量 比表面积小时，置换率越大，则反应越慢，泌水量也越大。(3)凝结时间 比表面积小时，置换率大，矿渣超细粉混凝土的凝结时间推迟。(4)绝热温升 一般情况下，20的环境下测定，含矿渣粉混凝土的水化热与置换率大体上成比例降低。,（3）磨细矿渣粉对混凝土性能的影响,b.磨细矿渣粉对硬化混凝土性能

35、的影响(1)抗压强度 磨细矿渣粉混凝土强度的影响因素主要有：比表面积、水胶比、置换率。当置换率50%时，28d强度均比基准混凝土高。(2)弹性模量 与基准混凝土相比，约低10%左右。(3)体积稳定性 磨细矿渣粉会使混凝土早期收缩加剧，28d收缩与普通混凝土相当。(4)抗渗性 磨细矿渣粉混凝土的抗渗水与抗氯离子渗透性与基准混凝土相比有较大的改善，主要是磨细矿渣粉使混凝土的结构更加致密。(5)耐酸性和耐硫酸盐性能 磨细矿渣粉混凝土具有优异的耐酸和耐硫酸盐性能，磨细矿渣粉的比表面积越大，其效果越好。,5.矿物掺合料 Mineral admixture,5.3 硅灰Silica fume 硅灰是指用高

36、纯度石英冶炼金属硅和硅铁合金的工厂从烟尘中收集的超细粉末，是在电弧炉中用焦炭或木片将石英还原为单质硅，其SiO2蒸汽在低温区氧化成SiO2并凝聚成的无定形的球状玻璃颗粒。,（1）硅灰的物理化学性能,硅灰的一个显著特点：细！比表面积通常在20000 m2/kg 以上。SF的组成中，86%96%是球状体，粒径1.0um，平均粒径在0.1um左右。,硅灰的另一个显著特点：活性高！在混凝土中对强度的贡献率超过水泥。,（2）硅灰对混凝土性能的影响,a.对新拌工作性能的影响 由于硅灰比表面积大，和水泥水化释放的氢氧化钙在相当短的时间里就发生反应，生成凝胶状物质。对坍落度很不好，坍落度损失也大，所以必须掺加

37、高效减水剂b.对硬化混凝土性能的影响(1)掺入硅灰的混凝土强度发展良好，各龄期都有提高，特别是早期强度。(2)在相同的抗压强度下，掺硅灰混凝土的弹性模量有所降低，主要是掺入硅灰后，水泥浆量增加。(3)掺入硅灰后由于水泥浆量的增加，无疑干缩应增大，但后期干缩与不掺硅灰的混凝土相当。,（2）硅灰对混凝土性能的影响,b.对硬化混凝土性能的影响(4)掺入硅灰的混凝土与不掺硅灰混凝土在湿养护的条件下徐变基本相当，但在自然环境下，比大掺硅灰的混凝土要大。(5)掺入硅灰的混凝土由于水泥浆中的孔隙率降低，提高了混凝土的透水性和抗氯离子渗透性能。,（3）硅灰在混凝土中的掺量及应用,有关硅粉在混凝土中最优掺量的报导不尽一致。Tachibana认为，对于100MPa及以上的混凝土硅粉最优掺量为10%；上海建材研究所的经验是配制80MPa以下混凝土的硅粉用量不要超过10%；Yogendran的研究结果为C60C80的硅粉混凝土，掺量15%时最好。在我国，由于硅灰产量较低，因而价格很高；出于经济的考虑，当配制低于C80强度等级的混凝土时，一般不考虑掺用硅粉。,