第五节掺混合材料的水泥解析
掺混合材的水泥,铝酸盐水泥,水泥的应用.
第二节掺混合材的硅酸盐水泥一．水泥用混合材料定义：在生产硅酸盐水泥的过程中，为了改善水泥的性质，调节水泥强度而加入水泥中的人工或天然矿物材料，称为水泥混合材料。
火山灰活性：混合材料磨成细粉并与石灰或石膏混合均匀，用水拌和后，在常温下可生成具有水硬性的水化物，这称为混合材料的火山灰活性。
1．分类（1）非活性混合材料也称为惰性混合材，主要起填充作用，可调节水泥强度，降低水化热及增加水泥产量等。
主要有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。
（2）活性混合材料主要化学成分为活性二氧化硅、活性氧化铝。
本身与水不起化学反应，但在有激发剂（硫酸盐或碱性）的情况下，能发生水化反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙。
主要品种有：粒化高炉矿渣、火山灰质、粉煤灰等。
A粒化高炉矿渣炼铁时为使铁矿石易熔加入石灰石作溶剂，高温下氧化钙与铁矿石中的黏土矿物生成硅酸盐与铝酸盐矿物，浮于铁水表面，排出用水急冷成为颗粒状、质地疏松、多孔的粒化高炉矿渣，又称水淬高炉矿渣。
其玻璃体含量达80％以上，其矿物成分为硅酸钙，与水泥熟料矿物成分相似，差别是钙含量低、硅含量高。
B火山喷发时形成的一系列矿物材料统称为火山灰质混合材料，包括浮石、火山渣（灰）、凝灰岩1等。
还有一些天然材料或工业废渣，由于其成分与火山灰材料相似，也称为火山灰质混合材料，如烧粘土2、粉煤灰、自燃煤矸石、硅藻土3(石)等。
按化学成分和活性来源将火山灰质混合材料分为三类：(1) 含水硅酸质材料：以SiO2为主要活性成分，含有结合水，如硅藻土、蛋白石4和硅质渣5等。
与石灰反应能力强，活性好，但需水量大、干缩大。
(2) 铝硅玻璃质材料：以SiO2和Al2O3为主要活性成分，如火山灰、凝灰岩、浮石和粉煤灰等。
活性大小与化学成分、冷却速度有关。
(3) 烧粘土质混合材料：以Al2O3为主要活性成分，如烧粘土、煤渣、自燃煤矸石等．1凝灰岩：火山喷出的渣、砾夹杂火山灰沉积后再经石化而成；2烧粘土：含Al2O3较高的黏土经600～800℃煅烧而成；3硅藻土：由硅藻类微生物在水中死后残骸沉积而成；4蛋白石：由硅藻石微粒经硅质胶结材料胶结而成；5硅质渣：粘土经提取氧化铝后的残渣；C粉煤灰是火力发电厂以煤粉作燃料，燃烧后收集起来的粒径为1～50μm的极细灰渣颗粒，呈玻璃态实心或空心球状，由于其主要活性成分为SiO2和Al2O3，所以也把粉煤灰划归为火山灰质混合材料。
2010年岩土工程师基础知识：掺混合材料的硅酸盐水泥
1．⽔泥混合材料 ⽣产⽔泥时，为改善⽔泥的性能，调节⽔泥强度等级，加⼊的⼈⼯或天然的矿物材料。
1）⽔泥混合材料的类别 混合材料分为：活性混合材料和⾮活性混合材料两类。
①活性混合材料。
指混合材料磨或细粉，与⽯灰或与⽯灰和⽯膏拌合在―起，并加⽔后，在常温下能⽣成具有胶凝性的⽔化物，既能在⽔中⼜能在空⽓中硬化，称为活性混合材料。
活性混合材料有：①粒化⾼炉矿渣，绝⼤部分为玻璃体，其活性成分为活性SiO2和活性A12O3；②⽕⼭灰质混合材料，含⼀定玻璃体，其活性成分为活性SiO2和活性A12O3；③粉煤灰，玻璃体含量较⾼，活性成分为活性SiO2和活性A12O3。
②⾮活性混合材料。
磨细的⽯英砂、⽯灰⽯、黏⼟、慢冷矿渣等均属⾮活性混合材料，它们与⽔泥成分不起化学作⽤（即⽆化学活性）或化学作⽤很⼩。
掺⼊⽔泥中仅起提⾼⽔泥产量和降低⽔泥强度⽔泥、减少⽔化热的作⽤。
2）活性混合材料的作⽤ 粒化⾼炉矿渣，⽕⼭灰质混合材料和粉煤灰，它们与⽔调和后，本⾝不会硬化或硬化极慢，强度很低。
但在氢氧化钙溶液中，便会发⽣显著的⽔化的反应，即 xCa（OH）2＋SiO2＋mH2O→xCaO·SiO2·nH2O yCa（OH）2＋A12O3＋mH2O→yCaO·Al2O3·nH2O 当液相中存在⽯膏时，将与⽔化铝酸钙反应⽣成⽔化硫铝酸钙。
这些⽔化产物能在空⽓中凝结硬化，并能在⽔中继续硬化，具有较⾼强度。
氢氧化钙和⽯膏起着激发⽔化，促进凝结硬化的作⽤，故称为激发剂。
2．普通硅酸盐⽔泥 定义：凡由硅酸盐⽔泥熟料，6%～15%混合材料，适量⽯膏磨细制成的⽔硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐⽔泥（简称普通⽔泥）。
代号：P·O 普通⽔泥按照国家标准《硅酸盐⽔泥、普通硅酸盐⽔泥》（GB 175—1999）的规定分为32．5、32．5R、42．5、42．5R、52．5和52．5R六个强度等级。
掺混合材的水泥
活性混合材常用的激发剂
➢碱性激发剂：硅酸盐水泥熟料和石灰 ➢硫酸盐激发剂：各类天然石膏或以CaSO4为
主要成分的化工副产品，如氟石膏、磷石 膏等。
非活性混合材是指活性指标达不到活性混合材 要求的矿渣、火山灰材料、粉煤灰以及石灰石 、砂岩、生页岩等材料。
➢ 对水泥性能无害； ➢ 有些非活性混合材不仅仅起填充作用，可与水
掺混合材的水泥
8.1 混合材料的分类
按照它的性质分为活性和非活性两大类 凡是天然的或人工的矿物质材料，磨成细粉，
加水后本身不硬化(或有潜在水硬活性)，但与激 发剂混合并加水拌和后，不但能在空气中而且能 在水中继续硬化者，称为活性混合材料.
按照成分和特性的不同，活性混合材料可分为三 大类：（1）各种工业炉渣(粒化高炉矿渣、钢渣、 化铁炉渣、磷渣等) （2）火山灰质混合材料（3） 粉煤灰
化中学前组三成者：占含 90有％S以i上O2、。A另l2外03还、含Ca有O、少M量gO的等M氧gO化、物Fe，O和其 一些硫化物，如CaS、MnS、FeS等。在个别情况下，还 可能含有TiO2、P205和氟化物等。
矿（硅（物 酸C2aC组一OaO成 钙·A·：(lCM2铝OagO3O方···柱2S2SSi石iOOiO2（2)2），2）C、M、ag硅OO镁含酸·橄A量二l榄2多O钙石时3（·（还S2i有2OCM2a镁）OgO方、··柱S钙SiO石i长O2 2）石）、
➢掺30％粉煤灰的水泥3个月抗压强度增进率才相当硅 酸盐水泥28d的增进率，也说明粉煤灰活性此时才明显 地发挥出来 。
水泥抗压强度增进率/%
水泥
28天 3月
6月 1年
硅酸盐水泥 88.8
98.2
99.3 100
掺30%粉煤灰 63.4
环境工程土建掺混合材料的硅酸盐水泥教学课件PPT
（四）体积安定性
三、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤 灰硅酸盐水泥
矿渣硅酸盐水泥：简称矿渣水泥，由硅酸盐水泥 熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬 性胶凝材料，代号P·S。
水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计 为>20%且≤70%，并分为A型和B型。 A型矿渣掺 量 >20% 且 ≤50% ， 代 号 P·S·A ； B 型 矿 渣 掺 量 >50%且≤70%，代号P·S·B。
普通硅酸盐水泥强度标准（GB175－2007）
品种
强度等级
抗压强度(MPa)
3d
28d
抗折强度(MPa)
3d
28d
42.5
17.0
普通硅酸盐 42.5R
22.0
水泥
52.5
23.0
52.5R
27.0
42.5
3.5
6.5
42.5
4.0
6.5
52.5
4.0
7.0
52.5
5.0
7.0
（二）细度 采用筛分法测定
掺活性混合材料时，不得超过15%，其中允许用不超过5% 的窑灰或不超过10%的非活性混合材料来代替。
按照国家标准《普通硅酸盐水泥各龄强度数值》 （GB175—1999）
普通硅酸盐水泥技术要求
（一）强度
普通硅酸盐水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、 42.5R、52.5、52.5R四个强度等级 。
四、道路硅酸盐水泥
以适当成份的生料，烧至部分熔融，得到的 铁铝酸四钙含量较高硅酸盐类水泥熟料，称为道 路硅酸盐水泥
技术性质：细度、凝结时间、体积安定性、 强度、干缩率、耐麿性
掺混合材料的硅酸盐水泥正式版
3.4.1.2 铝酸盐水泥
铝酸盐水泥的技术要求
细度 比表面积不小于300 m2/kg或0.045mm筛余不大 于20%。 凝结时间
按GB201-2000规定的标准稠度胶砂测得的凝结时间应 符合如下要求：CA-50、CA-70、CA-80铝酸盐水泥的初凝 时间不早于30min，终凝时间应不迟于6ｈ；CA-60铝酸盐水 泥的初凝时间不早于60min，终凝时间应不迟于18ｈ。
质量的验收
检查出厂合格证和试验报告 ； 复验 ； 仲裁检验 。
(二)、通用水泥的保管
不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放， 不得混杂。 防水防潮，做到“上盖下垫”。
堆垛不宜过高，一般不超过10袋，场地狭窄时
最多不超过15袋。 储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水 泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度 大幅度降低，会影响水泥的使用 。
三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0％；火山灰质水泥、粉 煤灰水泥不得超过3.5％。 强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R， 52.5，52.5R共六个等级。各龄期的强度要求见下表。 密度：水泥的密度为2800～3000kg/m3。
强度 等级 抗压强度，MPa） 3d 28d 抗折强度，MPa 3d 28d
稀释作用 3d 减少水泥中熟料矿物含量，降低水化热； 7d
减少水泥石中Ca(OH)2的含量。
超细粉末的密实填充效应
49d
矿渣掺量对硬化水泥浆中Ca(OH)2的影响 活性矿物粉磨颗粒与石灰的反应 掺加粉煤灰的水泥石中 Ca(OH)2的含量 掺加粉煤灰的水泥的水化热
182d
非活性混合材料
3.4.1.2 铝酸盐水泥
铝酸盐水泥的水化与硬化
掺混合材料的硅酸盐水泥(水泥外加剂)
掺混合材料的硅酸盐水泥(水泥外加剂）一、混合材料掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料称为混合材料。
（一）非活性混合材料常温下不能与氢氧化钙和水反应，也不能产生凝结硬化的混合材料，称为非活性混合材料。
在水泥中主要起到调节标号、降低水化热、增加水泥产量、降低成本等作用。
主要使用的有石灰石、石英砂、缓慢冷却的矿渣等。
（二）活性混合材料常温下可与氢氧化钙反应生成具有水硬性的水化产物，凝结硬化后产生强度的混合材料，称为活性混合材料。
它们在水泥中的主要作用是调整水泥标号、增加水泥产量、改善某些性能、降低水化热和成本等。
常用活性混合材料有：1.粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣又称水淬高炉矿渣。
其活性来自非晶态的（即玻璃态的）氧化硅和氧化铝，称为活性氧化硅和活性氧化铝。
2.火山灰质混合材料常见火山灰质混合材料有：（1）含水硅酸质混合材料：主要有硅藻土、硅藻石、蛋白石和硅质渣等。
其活性来源为活性氧化硅。
（2）铝硅玻璃质混合材料：主要有火山灰、浮石、凝灰岩等。
其活性来源为活性氧化硅和活性氧化铝。
（3）烧黏土质混合材料：主要有烧黏土、炉渣、煅烧的煤矸石等。
其活性来源主要为活性氧化铝和少量活性氧化硅。
掺此类活性混合材料的水泥的耐硫酸盐腐蚀性差，因水化后，水化铝酸钙含量较高。
3.粉煤灰粉煤灰是煤粉锅炉吸尘器所吸收的微细粉尘。
灰份经熔融、急冷成为富含玻璃体的球状体。
其活性来源主要为活性氧化铝和少量活性氧化硅。
（三）掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点掺活性混合材料的硅酸盐水泥在与水拌和后，首先是水泥熟料矿物水化，之后，水泥熟料矿物的水化产物氢氧化钙与活性混合材料发生水化（亦称二次反应）产生水化产物。
由水化过程可知，掺活性混合材料的硅酸盐水泥的早期强度较硅酸盐水泥低。
二、普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、（6%～15%）活性混合材料和适量石膏组成。
其中非活性混合材料的掺量不得大于10%，窑灰不得大于5%。
代号为P•O。
土木工程材料——水泥
水 泥
目 录
基本要求 简介 4.1
硅酸盐水泥 4.2 掺混合材料的硅酸盐水泥
基本要求
本章课时：课时 5，实验 2 内容 主要介绍水泥的分类、优点及生产。 主要介绍硅酸盐水泥及掺加混合料的硅酸盐水 泥，包括：定义、组成、水化、凝结与硬化、 实验和技术性质、腐蚀与防护、特性和应用。 重点 6种硅酸盐水泥的定义 硅酸盐水泥的矿物组成 水泥水化、凝结与硬化机理 技术性质及测试方法
3CaO· 2O3+H2O Al
3CaO· 2O3· 2O Al 6H
铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝 胶 该水化反应的速度和水化放热量均属中等。
4CaO· 2O3· 2O3+H2O Al Fe 3CaO· 2O3· 2O+CaO· 2O3· 2O Al 6H Fe H
石膏调节凝结时间的原理
Clay （粘土）
Bleeding 1450℃ Grinding
Raw material
Grinding
Clinker
Gypsum
PⅠ PⅡ
Iron ore
powder
（铁矿石）
Mixing materials
图1 硅酸盐水泥的生产过程
硅酸盐水泥的矿物组成及特性
硅酸盐水泥的主要矿物组成包括： 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 矿物组成的技术特性见表1
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§4.1 硅酸盐水泥
1、硅酸盐水泥的生产简述及其矿物组成 2、硅酸盐水泥的凝结和硬化 3、硅酸盐水泥的技术性质 4、硅酸盐水泥的腐蚀与防护 5、硅酸盐水泥的特性与应用
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何为硅酸盐水泥？
Mixing （混合料） materials
《《建筑材料》》掺加混合料的硅酸盐水泥
③性能与应用 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合硅酸盐水泥在组成上具有共性 （均是硅酸盐水泥熟料、加较多的活性混合材料，再加上适量石膏磨细制成的 ），所以它们在性能上也存在着共性。 共性：与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比，密度较小，早期强度比较低 ，后期强度增长较快；对养护温湿度敏感，适合蒸汽养护；水化热小，耐腐蚀 性较好；抗冻性、耐磨性不及硅酸盐水泥或普通水泥。
复合水泥：在几种混合材料中，哪种混合材料的掺加量大其性质就接近哪 种水泥（如掺两种混合材料矿渣和火山灰，矿渣含量占大多数则该复合水泥的 性能就接近矿渣水泥）。
感谢观看
普通硅酸盐水泥的体积安定性及氧化镁、三氧化硫、碱含量、氯离子等技术 要求与硅酸水泥相同。虽然普通硅酸盐水泥中掺入的混合材料的量较硅酸盐水 泥稍多，但与其他种类的掺混合材料的硅酸盐类水泥相比混合材料的掺加量仍 然较少，从性能上看接近于同强度等级的硅酸盐水泥。这种水泥被广泛用于各 种混凝土或钢筋混凝土工程，是我国主要的水泥品种之一。
矿渣水泥：保水性差，泌水性大。由矿渣水泥制成的混凝土的抗渗性、抗 冻性及耐磨性会受到影响，但矿渣水泥的耐热性较好。
火山灰水泥：易吸水，具有较高的抗渗性和耐水性。干燥环境下易失水产 生体积收缩而出现裂缝。不宜用于长期处于干燥环境和水位变化区的混凝土工 程。抗硫酸盐能力随成分而不同。
粉煤灰水泥：需水量较低、抗裂性较好。适合大体积水工混凝土及地下和 海港工程等。
国家标准（GB175－2007）中对普通硅酸盐水泥的技术要求为：细度：用比表面 积法测量，普通硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。凝结时间：初凝不得早于 45min。终凝不得迟于600min。强度：普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、 52.5、52.5R共4个强度等级。
造价工程师《安装计量》掺混合材料的硅酸盐水泥
造价工程师《安装计量》掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥1．混合材料在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中的人工的或天然的矿物材料，称为水泥混合材料。
按其性能分为活性（水硬性）混合材料和非活性（填充性）混合材料两类。
（1）活性混合材料，如符合现行国家标准《用于水泥中的粒化高炉矿渣》GB/T203的粒化高炉矿渣、符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》G．B/T1596的粉煤灰、符合现行国家标准《用于水泥中的火山灰质混合材料》GB/T2847的火山灰质混合材料。
水泥熟料中掺入活性混合材料，可以改善水泥性能、调节水泥强度等级、扩大水泥使用范围、提高水泥产量、利用工业废料、降低成本，有利于环境保护。
（2）非活性混合材料是指与水泥成分中的氢氧化钙不发生化学作用或很少参加水泥化学反应的天然或人工的矿物质材料，如石英砂、石灰石及各种废渣，活性指标低于相关现行国家标准要求的粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料。
水泥熟料掺人非活性混合材料可以增加水泥产量、降低成本、降低强度等级、减少水化热、改善混凝土及砂浆的和易性等。
2．定义与代号（1）矿渣硅酸盐水泥。
由硅酸盐水泥熟料和20％～70％粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号P·S.（2）火山灰质硅酸盐水泥。
由硅酸盐水泥熟料和20％～50％的火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥，代号P·P.（3）粉煤灰硅酸盐水泥。
由硅酸盐水泥熟料和20％～400A的粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬件胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号P·F.3．五种水泥的主要特性及适用范围。
建材掺混合材水泥PPT学习教案
粉煤粒灰径1～50微米，
呈玻璃质的实心或 空心球状颗粒。
化学成分： 活性
SiO2、Al2O3
第15页/共59页
16
粉煤灰的应用—— 水泥活性混合材
第16页/共59页
17
粉煤灰的应用——混凝土掺和料
第17页/共59页
18
粉煤灰的应用——大坝
第18页/共59页
19
粉煤灰的应用——路基
二灰土
如石灰石粉、砂岩、慢冷矿渣等 仅起增加水泥产量、调节水泥强度等级、
第2页/共59页
降低水化热的作用
3
活性混合材
本身加水不水化，不产生强度，但与石灰或石膏加水混合后，在 常温下可生成具有水硬性的水化物
具有火山灰活性或潜在水硬性 主要含活性SiO2和活性Al2O3，都为无定形非晶体（玻璃体）
修补工程、抢修工程
浆锚、喷锚支护、灌浆施工
快速堵漏
第42页/共59页
玻璃纤维增强水泥（GFRC） 43
4.3 快硬硅酸盐水泥
Rapid-hardening Portland Cement
定义－凡以硅酸盐水泥熟料和 适量的石膏磨细制成的，以3d
抗压强度表示标号的水硬性胶
凝材料 水泥标号
抗压强度（MPa）
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37
熟料组成
化学组成
Al2O3 （大于50%）
矿物组成
铝酸一钙(CaO.Al2O3－CA)70％ 二铝酸一钙（ CaO.2Al2O3－CA2 ） 硅酸二钙C2S-少量
第37页/共59页
38
铝酸盐水泥的水化硬化
其水化速度快，生成物随环境温度而发生 变化，且晶型易转变。
凝C3A结的硬含化量快。，早期强度增进较快－通过增加熟料中C3S、
掺混合材的水泥,铝酸盐水泥,水泥的应用.
第二节掺混合材的硅酸盐水泥一．水泥用混合材料定义：在生产硅酸盐水泥的过程中，为了改善水泥的性质，调节水泥强度而加入水泥中的人工或天然矿物材料，称为水泥混合材料。
火山灰活性：混合材料磨成细粉并与石灰或石膏混合均匀，用水拌和后，在常温下可生成具有水硬性的水化物，这称为混合材料的火山灰活性。
1．分类（1）非活性混合材料也称为惰性混合材，主要起填充作用，可调节水泥强度，降低水化热及增加水泥产量等。
主要有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。
（2）活性混合材料主要化学成分为活性二氧化硅、活性氧化铝。
本身与水不起化学反应，但在有激发剂（硫酸盐或碱性）的情况下，能发生水化反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙。
主要品种有：粒化高炉矿渣、火山灰质、粉煤灰等。
A粒化高炉矿渣炼铁时为使铁矿石易熔加入石灰石作溶剂，高温下氧化钙与铁矿石中的黏土矿物生成硅酸盐与铝酸盐矿物，浮于铁水表面，排出用水急冷成为颗粒状、质地疏松、多孔的粒化高炉矿渣，又称水淬高炉矿渣。
其玻璃体含量达80％以上，其矿物成分为硅酸钙，与水泥熟料矿物成分相似，差别是钙含量低、硅含量高。
B火山喷发时形成的一系列矿物材料统称为火山灰质混合材料，包括浮石、火山渣（灰）、凝灰岩1等。
还有一些天然材料或工业废渣，由于其成分与火山灰材料相似，也称为火山灰质混合材料，如烧粘土2、粉煤灰、自燃煤矸石、硅藻土3(石)等。
按化学成分和活性来源将火山灰质混合材料分为三类：(1) 含水硅酸质材料：以SiO2为主要活性成分，含有结合水，如硅藻土、蛋白石4和硅质渣5等。
与石灰反应能力强，活性好，但需水量大、干缩大。
(2) 铝硅玻璃质材料：以SiO2和Al2O3为主要活性成分，如火山灰、凝灰岩、浮石和粉煤灰等。
活性大小与化学成分、冷却速度有关。
(3) 烧粘土质混合材料：以Al2O3为主要活性成分，如烧粘土、煤渣、自燃煤矸石等．1凝灰岩：火山喷出的渣、砾夹杂火山灰沉积后再经石化而成；2烧粘土：含Al2O3较高的黏土经600～800℃煅烧而成；3硅藻土：由硅藻类微生物在水中死后残骸沉积而成；4蛋白石：由硅藻石微粒经硅质胶结材料胶结而成；5硅质渣：粘土经提取氧化铝后的残渣；C粉煤灰是火力发电厂以煤粉作燃料，燃烧后收集起来的粒径为1～50μm的极细灰渣颗粒，呈玻璃态实心或空心球状，由于其主要活性成分为SiO2和Al2O3，所以也把粉煤灰划归为火山灰质混合材料。
掺混合材的水泥
粉煤灰掺入量对水泥强度的影响
粉煤 灰掺 入量
/%
0
细度 /%
6.0
抗折强度/MPa 3d 7d 28d 6.3 7.0 7.2
抗压强度/MPa 3d 7d 28d 32.1 41.5 55.5
25 5.6 4.7 5.7 6.5 23.1 29.1 44.0
35 5.6 4.2 5.3 6.4 18.5 24.9 42.2
粒化高炉矿渣的活性评价
• 质量系数 K=（CaO%+MgO%+Al2O3%）/（SiO2%+MnO%+TiO2%）≮1.2 • CaO含量高，矿渣活性高 • Al2O3含量高，矿渣活性高 • MgO含量高，降低矿渣溶液的粘度，有利于矿渣活性
提高 • SiO2含量高，粘度大，形成低碱性硅酸钙。 • MnO使得矿渣形成锰的硅酸盐和铝硅酸盐，活性比硅
酸盐活性低。 • TiO2与CaO形成无活性的CaO ·TiO2
粒化高炉矿渣的活性
矿渣的活性主要取决于化学成分和成粒质量 ➢ 化学成分有关 ➢ 矿渣的熔融温度 ➢ 冷却速度：反玻璃化现象（900℃左右玻璃体转
变成晶体称反玻璃化），失去活性。
8.2 掺混合材的硅酸盐水泥
• 掺混合材硅酸盐水泥的基本组成材科是硅酸盐水 泥熟料并掺加各种混合材料，国家标准对各种水 泥的混合材料的品种和掺加量作了严格的规定， 为了确保工程混凝土的质量，凡国标中没规定的 混合材科品种，水泥厂严格禁止使用。
矿渣水泥的强度等级：32.5，32.5R，42.5，42.5R， 52.5，52.5R
矿渣水泥的生产：粒化高炉矿渣烘干后与硅酸盐 水泥熟料、石膏按一定比例送入磨内共同粉磨。 根据水泥熟料、矿渣的质量，改变熟料和矿渣的 配合比及水泥的粉磨细度，生产出不同强度等级 的水泥。
胶凝材料学掺混合材料的硅酸盐水泥
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。
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碱性激发剂
能造成氢氧化钙液相以激发矿渣活性的 物质。如熟料中C2S和C3S水化放出Ca(OH)2， 故熟料和石灰属于碱性激发剂。
激发机理： 碱性溶液能破坏玻璃体表面的结构，使水分 易于进入，造成矿渣颗粒的分散和解体，产生有胶 凝性的水化硅酸钙和水化铝酸盐。
硫酸盐激发剂
在含有氢氧化钙的碱性介质中，加入一定数 量的硫酸钙，能使矿渣的活性更充分发挥出来。 激发机理： CaSO4的掺入，能进一步与矿渣中的活性 Al2O3在Ca(OH)2液相环境下生成水化硫铝酸钙， 而使强度增高。
非活性混合材料 (填充性混合材料)
活性混合材料 混合材料磨成细粉，与石灰 或与石灰和石膏拌合在一起，并 加水后，在常温下，能生成具有 胶凝性的水化产物，既能在水中， 又能在空气中硬化的，称为活性 混合材料。
非活性混合材料
活性混合材料
非活性混合材料
非活性混合材料是指不与 水泥成分起化学作用或作用很 小的混合材料。主要起惰性填 充作用，掺入的目的主要是为 了提高水泥的产量，调整水泥 的标号，减少水化热，故又被 称为填充性混合材料。
R=1时-----矿渣无活性； R值越高，矿渣活性越好
国家标准对粒化高炉矿渣质量要求
（1）质量系数K不应小于1.2
（2）MnO2不得超过4%；
（3）块状矿渣以质量计，不得超过5%，最大 直径不得超过10cm； （4）不得混有外来夹杂物，金属铁应严格控制。
用途
1）广泛用于地上、地下或水中混凝土工程；
活性评定方法
A、化学法
将含30%火山灰的水泥 20g与100ml水制成浑浊 液，于40℃±2℃条件下养 护7~14天。将溶液过滤， 滴度（以mmol/L）表示，然后在火山灰活性图上， 以CaO为纵坐标，OH-为横坐标画点。
饱和
不饱和
若试验点落在曲线下方，说明该火山灰质材 料能与熟料析出的Ca(OH)2反应，即具有活性。 反之，无活性。
因此，水泥生产中在烘干矿渣时，必须注 意避免温度过高（900℃），以免矿渣产生 “反玻璃化”现象而结晶，失去活性。
活性评定方法
化学分析法：K 物理法：直接测定矿渣硅酸盐水泥强度的方法。 用强度比值R来评定矿渣的活性。
R 矿渣硅酸盐水泥的 28天抗压强度100 不掺矿渣的硅酸盐水泥 的28天抗压强度（ 100- 矿渣掺入百分数）
用途
除了用于一般工业与民用建筑外，更适用 于大体积混凝土工程和水工、海工混凝土工程。
二、掺混合材的通用水泥
1、定义、代号和混合材掺加量
按国家标准GB1344-1999和GB12958-1999规定：
一、水泥混合材料
1、混合材定义及作用 在生产水泥时，为改善水泥性能， 增加水泥产量、降低能耗和调节水泥强度 等级而加到水泥中去的天然的和人工的矿 物材料----称为混合材。
调节水泥强度等级（合理使用） 改善水泥性能（增加品种）
作 用
降低成本（增加产量）
改善环境（废料利用）
2、分类
按作用分
活性混合材料 (水硬性混合材料)
概念：
凡天然的或人工的以SiO2和Al2O3为主要
成分的矿物质原料，磨成细粉拌水后本身不
能硬化，但与石灰混合加水拌和成胶泥状，
既能在空气中硬化又能在水中硬化称为火山 灰质混合材。
分类及组分
天然：火山灰、凝灰岩、浮石。其活性成分 为火山玻璃质。 人工：烧页岩、烧粘土，自燃过的煤渣、 硅质渣等。其化学成分中含有活性 SiO2和Al2O3（~70%）。 天然的火山灰质混合材的活性一般都不如人工。 火山灰质混合材的活性一般都不如矿渣好.
2）适用于大体积混凝土及耐热混凝土工程；
3）可用于有硫酸盐、软水侵蚀要求的混凝土 工程，蒸汽养护的混凝土构件中等。
（2）火山灰质混合材
火山灰质混合材料是火山喷发沉积物及其它具 有类似活性的材料的统称。分为含水硅酸质（如硅 藻土等）、铝硅玻璃质（如火山灰等）、粘土质 （烧粘土等）。
2005年6月5日，墨西哥西部科利马省的科利马火山喷发， 喷出的火山灰将近5千米高。
3、常用混合材的活性及评定 （1）粒化高炉矿渣 高炉炼铁时的熔融渣经急冷粒化而得，故 称粒化高炉矿渣，简称矿渣。
组分及活性：
易形成低活 性的低碱性 硅酸钙和高 硅玻璃而降 低矿渣活性。
CaO、Al2O3、MgO、SiO2（30~40%）
形成C2S的 主要组分
在激发剂作用下， 与Ca(OH)2和石 膏反应，生成水 化铝酸钙等。 增加熔融矿渣 的流动性，促 使矿渣粒子化， 利于活性。
MnO和TiO2
活性表示
CaO% Al 2O3 % MgO% 质量系数： K SiO2 % MnO% TiO2 %
K值越大，活性越好。
影响活性 的主要因 素
化学成分和成粒质量
此外，矿渣的成粒也对矿渣的活性影响很大。 一般说来， 矿渣的熔融温度越高，冷却速度越快， 则玻璃体含量越高，活性就越好。
B、物理法：强度对比试验法。
水泥胶砂强度比R比法：
掺30%火山灰的水泥 28d抗压强度 R比 100% 硅酸盐水泥28d抗压强度
用于水泥中的活性火山灰质混合材料， 国家标准GB/T2847-1996规定： 火山灰活性试验有活性；强度比R比应大于62%； 此外，人工火山灰质混合材，其烧失量不得超过10%， SO3不得超过3%。
活性混合材与非活性混合材的区别
非活性混合材： 不含与Ca(OH)2反应而生成C-S-H凝胶等产物的活 性组分，即没有吸收Ca(OH)2的能力，但可改善水泥 的颗粒组成、起填充作用，对提高水泥强度有利。
活性混合材： 在激发剂作用下表现出水硬性，并含有活 性组分的混合材料。
碱性（硅酸盐水泥熟料和石灰） 硫酸盐（天然石膏、CaSO4为主要成分的 化工副产品如磷石膏、氟石膏等）
用途
与一般矿渣水泥相同，根据本身特
点，还较适用于具有抗渗要求的混凝土
工程。
（3）粉煤灰
活性来源
物相结构-----低铁玻璃体。其含量越高，活性越高。 化学成分---- 游离的SiO2、Al2O3，含量越高活性也越高。
粉煤灰越细，表面积越大活性也越好。
粉煤灰结构致密，水化 速度缓慢。 粉煤灰颗粒经过1年时间 才有1/3水化， 而矿渣水化 1/3只需90天。