胶凝材料学掺混合材料的硅酸盐水泥
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料是否具有火山 灰性。
这种方法可以说明材料是否具有火山灰性， 但要说明材料的火山灰性大小，还须根据 强度试验的结果。
〔2〕强度法：
测定掺30%火山灰质混合材料水泥的抗压 强度与硅酸盐水泥的抗压强度比值。
要求不得低于62%。
〔3〕综合评定：
当火山灰试验点落在Ca(OH)2饱和溶液的 下方，且28d强度比大于62%，即为活性 混合材料。否那么为非活性混合材料。
因为熟料含量少，所以 硅酸三钙和铝酸三钙 含量相对减少，而且 水化过程又较慢，因 此其水化热一般都比 普通水泥小得多。
随着火山灰含量增大， 水
水化热减少。
化
适用于大体积混凝土 热
中。
水泥中火山灰含量，%
2、早期强度低，后期强度增长快 。 早期强度低，后期增长快。 随着火山灰含量的增加，强度下降。 适宜蒸汽养护等湿热处理方式
3、具有较高的抗侵蚀能力，抗碳化能力差。
氢
氧
化
钙
氢
含
氧
量
化
〔
钙
以
CaO
含
量
计
〕
水化初期，随着养护时间的延长，熟料矿物 不断水化，使水泥浆体中氢氧化钙含量增加。 又因为，其中熟料矿物含量减少，所以在相 同时间时，氢氧化钙的含量较少。
此后，随着活性反响的进行，氢氧化钙的含 量开始下降。最终使其水泥石中氢氧化钙含 量远远低于硅酸盐水泥石中的，所以具有较 好高的抗侵蚀性能。
曲线上方的Ca(OH)2浓 度是过饱和的，曲线下方 的Ca(OH)2浓度是不饱 和的。
具有火山灰活性的材料， 其组成中有活性Al2O3和 活性SiO2，能与水泥水 化产生的Ca(OH)2作用， 所以，与火山灰共存的 Ca(OH)2溶液的浓度往 往是不饱和的，处于曲线 的下方。
根据试验结果点
的位置，判断材
主要成分为Al2O3 和SiO2，按CaO 含量分为低钙粉煤 灰〔<10%〕和 高钙粉煤灰。
活性来源于铝硅玻璃 相，含量一般为 50~80%。
活性还受颗粒现状和大小的影 响。粒径为5~45m的细颗粒 越多，活性越高；80m以上 颗粒越多，活性越低。其中细
小的密实球形玻璃珠越多，活 性越高。
3、火山灰质混合材料的活性评定
分为化学方法和强度试验法两种
〔1〕化学方法：火山灰性试验
实质是测定火山灰质混合材料从氢氧化钙溶 液中吸收石灰的速率。
在40±2℃条件下，将与火山灰水泥共存的 液相中呈现的Ca(OH)2量和在同样碱度介 0±2℃时， Ca(OH)2在游离碱度 〔OH-〕从 1~100mmol/L的溶液 中的溶解度曲线。
第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥
一、定义
通用硅酸盐水泥：GB175-2007(2021-6-1 实施〕〔common portland cement)： 以硅酸盐水泥熟料和适量石膏，及规定的 混合材料制成的水硬性胶凝材料。
按照混合材料的品种和掺量分为：硅酸盐水 泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、 火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 和复合硅酸盐水泥
品种
代号
普通水泥 P.O
矿渣水泥 P.S.A
P.S.B
火山灰水 P.P 泥
粉煤灰水 P.F 泥
复合水泥 P.C
熟料+石膏 矿渣
火山 灰
80且95 >5且20
粉煤 灰
50且80 30且50 60且80 60且80
50且80
>20且 50
>50且 70
>20 且40
>20 且 40
>20且50
组成特点： 相同点：硅酸盐水泥熟料、适量石膏 不同点：掺有不同种类和数量的混合材料 二、水化硬化过程 1、水化反响过程： 掺混合材料的硅酸盐水泥中熟料矿物较少，
〔2〕矿渣玻璃体结构：
矿渣玻璃是以网络形成离 子所组成的[SiO4]4四面体为根本结构单元， [SiO4]4-之间由“桥 氧〞连接成空间网络， 而四配位的Al3+以 [AlO4]5-四面体的形 式参与组成网络。 Ca2+ 、 Mg2+以及 六配位的Al3+等网络 改变离子处于网络链条
之外，但又以一定的配 位状态分布于网络结构 中。
胶凝材料学
第五章 掺混合材料的 硅酸盐水泥
第一节 混合材料
一、混合材料的定义及分类
1、定义： 在生产水泥时，为改善水泥的性能，调节水泥的强
度等级，而加到水泥中去的人工的和天然的矿物 材料，称为水泥的混合材料。
2、种类： 按性质划分：活性混合材料和非活性混合材料。
3、活性混合材料： 但凡天然的或人工矿物材料，磨成细粉，加水后本
而活性混合材料较多，所以其水化硬化过程 较为复杂。就局部而言，其水化反响是分两 步进行的。 拌水后，首先是熟料矿物、石膏与水作用， 生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、氢氧化钙、 水化硫铝酸钙等。这个过程以及水化产物与 纯硅酸盐水泥是相同的。
随后熟料矿物水化生成的Ca(OH)2成为碱性 激发剂，与活性混合材料中的活性Al2O3和 活性SiO2发生反响，生成水化硅酸钙和水化 铝酸钙。水泥中所含的石膏那么作为硫酸盐 激发剂，生成水化硫铝酸钙。
K=(CaO+MgO+ Al2O3 )/( SiO2 +MnO+ TiO2 )
质量系数反映了粒化高炉矿渣的结构本质，该 值越大，网络调整剂含量较高，所以矿渣活 性较高。K不得小于1.2。
〔2〕强度指标：R=100f/[f0 (100-M)] f：矿渣硅酸盐水泥的28d抗压强度 f0：不掺矿渣的硅酸盐水泥的28d抗压强度 M：矿渣掺入百分数 R=1，矿渣无活性，R>1，认为有活性。R值
氧化镁一般为玻璃结构的网络调整剂，不会产生安 定性不良的现象。氧化镁可以增加熔融矿渣的流 动性，有助于提高矿渣粒化质量，从而提高矿渣 的活性和质量。
〔5〕矿物组成
慢冷矿渣中会析出钙长石、硅酸二钙、硅酸 一钙、镁方柱石、镁橄榄石等晶体。除了 硅酸二钙之外，其它晶体不具胶凝性，所 以慢冷矿渣没有活性。
大量气体，强烈起泡，成为多孔海绵状玻璃质的 岩石，质量轻能浮于水面。 〔4〕硅藻土：由极微细的硅藻外壳聚集沉淀而成， 外观呈松软多孔粉状。
2、人工火山灰质混合材料
〔1〕烧页岩：页岩或油岩经煅烧或自燃而成。
〔2〕烧粘土：粘土或粘土质页岩经煅烧而成。
〔3〕烧煤矸石：采煤时排出的低含碳量页岩，经 煅烧或自燃后的产物。
身不硬化，但在激发剂的作用下，在常温下，不 但能在空气中，也能在水中硬化的，称为活性混 合材料。
活性混合材料有粒化高炉矿渣、粉煤灰、 火山灰、烧页岩、沸石等。
4、非活性混合材料
但凡天然的或人工矿物材料，磨成细粉， 与水泥成分不起化学作用〔即无化学活性〕 或化学作用很小，在水泥中主要起填充作 用的，称为非活性混合材料，如石灰石、 石英砂、慢冷矿渣及各种工业废渣等。
4、矿渣的结构与其活性的关系 分为三个结构层次 〔1〕第一层次—矿渣的结构：
由玻璃相和结晶相组成。 结构特征参数：玻晶比=玻璃相含量/结晶相含量 该值越大，矿渣的水硬性越高。
〔2〕第二层次—玻璃相的结构：
CaO含量差异很大 特征参数：网络调整剂含量/网络形成剂含量。 随着该比值的提高，矿渣玻璃相的水硬性增加。
急冷过程中，液相黏度很快加大，晶核来不 及形成，因此形成玻璃体结构使急冷的粒 化高炉矿渣具有活性。
3、粒化高炉矿渣中玻璃体的结构 〔1〕矿渣玻璃体的形成
矿渣的急冷成粒过程即由熔融态转变为玻璃 态〔一种无定型的固态〕的过程。
玻璃体不能排列成为稳定的晶体形态，仍保 持着原有熔体的结构特征。
玻璃体的内能较晶体相高，它有转变为稳定 晶相的倾向。所以玻璃体处于介稳状态。
第三：活性产物可以有效地填充毛细孔，改 善系统的强度和抗渗性。
与硅酸盐水泥 浆体相比，可 以看出，由于 活性反响，毛 细孔或者已被 消除，或者尺 寸减小；同时， CH 晶体也被 增加的低密度 C-S-H取代。
水化良好的火山灰水泥浆体示意图
三、掺混合材料硅酸盐水泥的性质
〔一〕共性
1、早期凝结硬化慢， 水化热少。
二、活性混合材料
〔一〕高炉矿渣
高炉矿渣是冶炼生铁时的副产品。
1、粒化高炉矿渣的形成 将冶炼生铁时形成的熔融废液进行急冷即可形成主
要成分为玻璃体的粒化高炉矿渣。
2、高炉矿渣的化学组成和矿物组成 〔1〕CaO：含量为30%~50% 矿渣玻璃体结构中的网络调整剂。其数量增加，可
降低网络形成离子的聚合度，对矿渣活性有利。 含量过多，使熔融矿渣黏度下降，增加冷却时的 析晶能力。
水泥熟料矿物水化后的产物又与活性氧化物 进行反响，生成新的水化产物的反响，称为 二次反响或二次水化反响。
2、水化反响的特征及意义
〔1〕将硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸盐水 泥水化生成C-S-H的反响进行比照：
快 硅酸盐水泥：CS+H → C-S-H+CH 掺混合材料的硅酸盐水泥：
慢 活性材料+CH+H → C-S-H 〔2〕反响特征及意义： 第一：反响速度缓慢，因此放热速度和强度 开展也较慢。 第酸二性：环反境响中消水耗泥CH石而的不耐是久生性成有C重H要，意这义对。于
〔3〕第三个层次—玻璃相的网络结构
特征参数：网络结构的聚合度，用平均桥氧 数来衡量。
该值越小，网络结构中[SiO4]4- 、 [AlO4]5-链的聚合度越低，矿渣的水硬性 增加。
在聚合度相同时，参与组成网络的[AlO4]5越多，网络结构的稳定性减弱，矿渣的水 硬性增加。
5、矿渣质量的评定 〔1〕质量系数：
〔2〕Al2O3：含量为5%~15%，有的高达30%
水淬后成为玻璃体。含量越高，矿渣的活性越大。 当氧化钙和氧化铝含量都高时，矿渣的活性最大。
〔3〕SiO2：一般为30%~40%
氧化硅含量较高时，熔融体粘度较大，冷却时易形 成低碱高硅玻璃体，使玻璃结构中网络形成剂增 加，降低矿渣活性。
〔4〕MgO：一般低于15%
随着矿渣含量的增加，矿渣水泥浆体中氢氧 化钙含量下降。
〔二〕特性
1、矿渣水泥
〔1〕耐热性好：适宜配制耐热混凝土。
〔2〕抗渗性、抗冻性及抗干湿交替作用的能 力差。
因为矿渣有锋利棱角，其标准稠度需水量较 大，而其保水性较差，泌水性大，易形成 毛细管道或粗大孔隙，降低混凝土的密实 性和均匀性，同时干缩性较大，易形成裂 缝。
不同掺量矿渣和硅酸盐水泥比较
矿渣水泥与普通水泥强度增长情 况的比较
1—普通水泥 2—矿渣水泥 3— 粒化高炉矿渣
掺混合材料硅酸盐水泥中熟料矿物较少， 而活性混合材料中的活性氧化硅、活性氧 化铝与氢氧化钙、石膏的作用在常温下进 行缓慢，故它们的凝结硬化稍慢，早期 〔3d、7d〕强度较低。
但在硬化后期〔28d以后〕，由于水化硅酸 钙凝胶数量增多，使水泥石强度不断增长， 最后甚至超过同强度等级的普通硅酸盐水 泥的强度。
越大，矿渣的活性越高。
〔二〕火山灰质混合材料
定义：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要 成分的矿物质原料磨成细粉，单独加水不硬化， 但与石灰混合后，再加水拌合后，不仅能在空气 中硬化，而且能在水中继续硬化的，称为火山灰 质混合材料。
种类：按其成因分为两类 1、天然火山灰质混合材料： 〔1〕火山灰：火山喷发出的细粒碎屑疏松沉淀物。 〔2〕凝灰岩：由火山灰沉淀形成的致密岩石。 〔3〕浮石：火山喷出的岩浆在冷却凝固过程中排出
〔三〕活性混合材料的活性反响〔火山灰反响〕
粒化高炉矿渣、火山灰和粉煤灰都属于活 性混合材料，它们的活性成分为活性Al2O3 和活性SiO2，与水调和后，本身不会硬化 或硬化极为缓慢，强度极低 。
在Ca(OH)2溶液中，会发生显著的水化， 且在饱和Ca(OH)2溶液中水化更快。
xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaO·SiO2·nH2 O
yCa(OH)2+Al2O3+mH2O=yCaO·Al2O3·n H2O
假设还有石膏，那么会与生成的水化铝酸 钙继续反响生成水化硫铝酸钙〔AFt、 AFm〕。
石灰和石膏称为激发剂，可以促进潜在活 性得以发挥 。
碱性激发剂：石灰或硅酸盐水泥熟料
硫酸盐激发剂：石膏或以硫酸钙为主要成 分的工业副产品。它的激发作用需要在有 碱性激发剂的根底上才能充分发挥。
〔4〕煤渣：煤炭燃烧后的残渣。活性与原煤中粘 土质矿物的成分，煤的燃烧方式、温度，煤渣中 含碳量等有关。
〔5〕硅灰：炼硅或硅铁合金时排出的烟道灰。主 要成分为无定形状的SiO2 ，占90%以上。颗粒 极细，平均粒径为0.1 m，活性非常高。
〔6〕粉煤灰：从燃 煤发电厂烟道气体 中收集的粉末，也 属于火山灰质混合 材料。
这种方法可以说明材料是否具有火山灰性， 但要说明材料的火山灰性大小，还须根据 强度试验的结果。
〔2〕强度法：
测定掺30%火山灰质混合材料水泥的抗压 强度与硅酸盐水泥的抗压强度比值。
要求不得低于62%。
〔3〕综合评定：
当火山灰试验点落在Ca(OH)2饱和溶液的 下方，且28d强度比大于62%，即为活性 混合材料。否那么为非活性混合材料。
因为熟料含量少，所以 硅酸三钙和铝酸三钙 含量相对减少，而且 水化过程又较慢，因 此其水化热一般都比 普通水泥小得多。
随着火山灰含量增大， 水
水化热减少。
化
适用于大体积混凝土 热
中。
水泥中火山灰含量，%
2、早期强度低，后期强度增长快 。 早期强度低，后期增长快。 随着火山灰含量的增加，强度下降。 适宜蒸汽养护等湿热处理方式
3、具有较高的抗侵蚀能力，抗碳化能力差。
氢
氧
化
钙
氢
含
氧
量
化
〔
钙
以
CaO
含
量
计
〕
水化初期，随着养护时间的延长，熟料矿物 不断水化，使水泥浆体中氢氧化钙含量增加。 又因为，其中熟料矿物含量减少，所以在相 同时间时，氢氧化钙的含量较少。
此后，随着活性反响的进行，氢氧化钙的含 量开始下降。最终使其水泥石中氢氧化钙含 量远远低于硅酸盐水泥石中的，所以具有较 好高的抗侵蚀性能。
曲线上方的Ca(OH)2浓 度是过饱和的，曲线下方 的Ca(OH)2浓度是不饱 和的。
具有火山灰活性的材料， 其组成中有活性Al2O3和 活性SiO2，能与水泥水 化产生的Ca(OH)2作用， 所以，与火山灰共存的 Ca(OH)2溶液的浓度往 往是不饱和的，处于曲线 的下方。
根据试验结果点
的位置，判断材
主要成分为Al2O3 和SiO2，按CaO 含量分为低钙粉煤 灰〔<10%〕和 高钙粉煤灰。
活性来源于铝硅玻璃 相，含量一般为 50~80%。
活性还受颗粒现状和大小的影 响。粒径为5~45m的细颗粒 越多，活性越高；80m以上 颗粒越多，活性越低。其中细
小的密实球形玻璃珠越多，活 性越高。
3、火山灰质混合材料的活性评定
分为化学方法和强度试验法两种
〔1〕化学方法：火山灰性试验
实质是测定火山灰质混合材料从氢氧化钙溶 液中吸收石灰的速率。
在40±2℃条件下，将与火山灰水泥共存的 液相中呈现的Ca(OH)2量和在同样碱度介 0±2℃时， Ca(OH)2在游离碱度 〔OH-〕从 1~100mmol/L的溶液 中的溶解度曲线。
第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥
一、定义
通用硅酸盐水泥：GB175-2007(2021-6-1 实施〕〔common portland cement)： 以硅酸盐水泥熟料和适量石膏，及规定的 混合材料制成的水硬性胶凝材料。
按照混合材料的品种和掺量分为：硅酸盐水 泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、 火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 和复合硅酸盐水泥
品种
代号
普通水泥 P.O
矿渣水泥 P.S.A
P.S.B
火山灰水 P.P 泥
粉煤灰水 P.F 泥
复合水泥 P.C
熟料+石膏 矿渣
火山 灰
80且95 >5且20
粉煤 灰
50且80 30且50 60且80 60且80
50且80
>20且 50
>50且 70
>20 且40
>20 且 40
>20且50
组成特点： 相同点：硅酸盐水泥熟料、适量石膏 不同点：掺有不同种类和数量的混合材料 二、水化硬化过程 1、水化反响过程： 掺混合材料的硅酸盐水泥中熟料矿物较少，
〔2〕矿渣玻璃体结构：
矿渣玻璃是以网络形成离 子所组成的[SiO4]4四面体为根本结构单元， [SiO4]4-之间由“桥 氧〞连接成空间网络， 而四配位的Al3+以 [AlO4]5-四面体的形 式参与组成网络。 Ca2+ 、 Mg2+以及 六配位的Al3+等网络 改变离子处于网络链条
之外，但又以一定的配 位状态分布于网络结构 中。
胶凝材料学
第五章 掺混合材料的 硅酸盐水泥
第一节 混合材料
一、混合材料的定义及分类
1、定义： 在生产水泥时，为改善水泥的性能，调节水泥的强
度等级，而加到水泥中去的人工的和天然的矿物 材料，称为水泥的混合材料。
2、种类： 按性质划分：活性混合材料和非活性混合材料。
3、活性混合材料： 但凡天然的或人工矿物材料，磨成细粉，加水后本
而活性混合材料较多，所以其水化硬化过程 较为复杂。就局部而言，其水化反响是分两 步进行的。 拌水后，首先是熟料矿物、石膏与水作用， 生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、氢氧化钙、 水化硫铝酸钙等。这个过程以及水化产物与 纯硅酸盐水泥是相同的。
随后熟料矿物水化生成的Ca(OH)2成为碱性 激发剂，与活性混合材料中的活性Al2O3和 活性SiO2发生反响，生成水化硅酸钙和水化 铝酸钙。水泥中所含的石膏那么作为硫酸盐 激发剂，生成水化硫铝酸钙。
K=(CaO+MgO+ Al2O3 )/( SiO2 +MnO+ TiO2 )
质量系数反映了粒化高炉矿渣的结构本质，该 值越大，网络调整剂含量较高，所以矿渣活 性较高。K不得小于1.2。
〔2〕强度指标：R=100f/[f0 (100-M)] f：矿渣硅酸盐水泥的28d抗压强度 f0：不掺矿渣的硅酸盐水泥的28d抗压强度 M：矿渣掺入百分数 R=1，矿渣无活性，R>1，认为有活性。R值
氧化镁一般为玻璃结构的网络调整剂，不会产生安 定性不良的现象。氧化镁可以增加熔融矿渣的流 动性，有助于提高矿渣粒化质量，从而提高矿渣 的活性和质量。
〔5〕矿物组成
慢冷矿渣中会析出钙长石、硅酸二钙、硅酸 一钙、镁方柱石、镁橄榄石等晶体。除了 硅酸二钙之外，其它晶体不具胶凝性，所 以慢冷矿渣没有活性。
大量气体，强烈起泡，成为多孔海绵状玻璃质的 岩石，质量轻能浮于水面。 〔4〕硅藻土：由极微细的硅藻外壳聚集沉淀而成， 外观呈松软多孔粉状。
2、人工火山灰质混合材料
〔1〕烧页岩：页岩或油岩经煅烧或自燃而成。
〔2〕烧粘土：粘土或粘土质页岩经煅烧而成。
〔3〕烧煤矸石：采煤时排出的低含碳量页岩，经 煅烧或自燃后的产物。
身不硬化，但在激发剂的作用下，在常温下，不 但能在空气中，也能在水中硬化的，称为活性混 合材料。
活性混合材料有粒化高炉矿渣、粉煤灰、 火山灰、烧页岩、沸石等。
4、非活性混合材料
但凡天然的或人工矿物材料，磨成细粉， 与水泥成分不起化学作用〔即无化学活性〕 或化学作用很小，在水泥中主要起填充作 用的，称为非活性混合材料，如石灰石、 石英砂、慢冷矿渣及各种工业废渣等。
4、矿渣的结构与其活性的关系 分为三个结构层次 〔1〕第一层次—矿渣的结构：
由玻璃相和结晶相组成。 结构特征参数：玻晶比=玻璃相含量/结晶相含量 该值越大，矿渣的水硬性越高。
〔2〕第二层次—玻璃相的结构：
CaO含量差异很大 特征参数：网络调整剂含量/网络形成剂含量。 随着该比值的提高，矿渣玻璃相的水硬性增加。
急冷过程中，液相黏度很快加大，晶核来不 及形成，因此形成玻璃体结构使急冷的粒 化高炉矿渣具有活性。
3、粒化高炉矿渣中玻璃体的结构 〔1〕矿渣玻璃体的形成
矿渣的急冷成粒过程即由熔融态转变为玻璃 态〔一种无定型的固态〕的过程。
玻璃体不能排列成为稳定的晶体形态，仍保 持着原有熔体的结构特征。
玻璃体的内能较晶体相高，它有转变为稳定 晶相的倾向。所以玻璃体处于介稳状态。
第三：活性产物可以有效地填充毛细孔，改 善系统的强度和抗渗性。
与硅酸盐水泥 浆体相比，可 以看出，由于 活性反响，毛 细孔或者已被 消除，或者尺 寸减小；同时， CH 晶体也被 增加的低密度 C-S-H取代。
水化良好的火山灰水泥浆体示意图
三、掺混合材料硅酸盐水泥的性质
〔一〕共性
1、早期凝结硬化慢， 水化热少。
二、活性混合材料
〔一〕高炉矿渣
高炉矿渣是冶炼生铁时的副产品。
1、粒化高炉矿渣的形成 将冶炼生铁时形成的熔融废液进行急冷即可形成主
要成分为玻璃体的粒化高炉矿渣。
2、高炉矿渣的化学组成和矿物组成 〔1〕CaO：含量为30%~50% 矿渣玻璃体结构中的网络调整剂。其数量增加，可
降低网络形成离子的聚合度，对矿渣活性有利。 含量过多，使熔融矿渣黏度下降，增加冷却时的 析晶能力。
水泥熟料矿物水化后的产物又与活性氧化物 进行反响，生成新的水化产物的反响，称为 二次反响或二次水化反响。
2、水化反响的特征及意义
〔1〕将硅酸盐水泥和掺混合材料硅酸盐水 泥水化生成C-S-H的反响进行比照：
快 硅酸盐水泥：CS+H → C-S-H+CH 掺混合材料的硅酸盐水泥：
慢 活性材料+CH+H → C-S-H 〔2〕反响特征及意义： 第一：反响速度缓慢，因此放热速度和强度 开展也较慢。 第酸二性：环反境响中消水耗泥CH石而的不耐是久生性成有C重H要，意这义对。于
〔3〕第三个层次—玻璃相的网络结构
特征参数：网络结构的聚合度，用平均桥氧 数来衡量。
该值越小，网络结构中[SiO4]4- 、 [AlO4]5-链的聚合度越低，矿渣的水硬性 增加。
在聚合度相同时，参与组成网络的[AlO4]5越多，网络结构的稳定性减弱，矿渣的水 硬性增加。
5、矿渣质量的评定 〔1〕质量系数：
〔2〕Al2O3：含量为5%~15%，有的高达30%
水淬后成为玻璃体。含量越高，矿渣的活性越大。 当氧化钙和氧化铝含量都高时，矿渣的活性最大。
〔3〕SiO2：一般为30%~40%
氧化硅含量较高时，熔融体粘度较大，冷却时易形 成低碱高硅玻璃体，使玻璃结构中网络形成剂增 加，降低矿渣活性。
〔4〕MgO：一般低于15%
随着矿渣含量的增加，矿渣水泥浆体中氢氧 化钙含量下降。
〔二〕特性
1、矿渣水泥
〔1〕耐热性好：适宜配制耐热混凝土。
〔2〕抗渗性、抗冻性及抗干湿交替作用的能 力差。
因为矿渣有锋利棱角，其标准稠度需水量较 大，而其保水性较差，泌水性大，易形成 毛细管道或粗大孔隙，降低混凝土的密实 性和均匀性，同时干缩性较大，易形成裂 缝。
不同掺量矿渣和硅酸盐水泥比较
矿渣水泥与普通水泥强度增长情 况的比较
1—普通水泥 2—矿渣水泥 3— 粒化高炉矿渣
掺混合材料硅酸盐水泥中熟料矿物较少， 而活性混合材料中的活性氧化硅、活性氧 化铝与氢氧化钙、石膏的作用在常温下进 行缓慢，故它们的凝结硬化稍慢，早期 〔3d、7d〕强度较低。
但在硬化后期〔28d以后〕，由于水化硅酸 钙凝胶数量增多，使水泥石强度不断增长， 最后甚至超过同强度等级的普通硅酸盐水 泥的强度。
越大，矿渣的活性越高。
〔二〕火山灰质混合材料
定义：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要 成分的矿物质原料磨成细粉，单独加水不硬化， 但与石灰混合后，再加水拌合后，不仅能在空气 中硬化，而且能在水中继续硬化的，称为火山灰 质混合材料。
种类：按其成因分为两类 1、天然火山灰质混合材料： 〔1〕火山灰：火山喷发出的细粒碎屑疏松沉淀物。 〔2〕凝灰岩：由火山灰沉淀形成的致密岩石。 〔3〕浮石：火山喷出的岩浆在冷却凝固过程中排出
〔三〕活性混合材料的活性反响〔火山灰反响〕
粒化高炉矿渣、火山灰和粉煤灰都属于活 性混合材料，它们的活性成分为活性Al2O3 和活性SiO2，与水调和后，本身不会硬化 或硬化极为缓慢，强度极低 。
在Ca(OH)2溶液中，会发生显著的水化， 且在饱和Ca(OH)2溶液中水化更快。
xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaO·SiO2·nH2 O
yCa(OH)2+Al2O3+mH2O=yCaO·Al2O3·n H2O
假设还有石膏，那么会与生成的水化铝酸 钙继续反响生成水化硫铝酸钙〔AFt、 AFm〕。
石灰和石膏称为激发剂，可以促进潜在活 性得以发挥 。
碱性激发剂：石灰或硅酸盐水泥熟料
硫酸盐激发剂：石膏或以硫酸钙为主要成 分的工业副产品。它的激发作用需要在有 碱性激发剂的根底上才能充分发挥。
〔4〕煤渣：煤炭燃烧后的残渣。活性与原煤中粘 土质矿物的成分，煤的燃烧方式、温度，煤渣中 含碳量等有关。
〔5〕硅灰：炼硅或硅铁合金时排出的烟道灰。主 要成分为无定形状的SiO2 ，占90%以上。颗粒 极细，平均粒径为0.1 m，活性非常高。
〔6〕粉煤灰：从燃 煤发电厂烟道气体 中收集的粉末，也 属于火山灰质混合 材料。