第七章 混凝土掺合料
掺合料讲义
3.常用矿物掺合料性能及标准
3.常用矿物掺合料性能及新标准解读
3.1粉煤灰
由热电站烟囱收集的灰尘 , 属于火山灰性质的混 合材料 , 其主要成分是硅、铝、铁、钙、镁的氧 化物 , 具有潜在的化学活性 , 即粉煤灰单独与水拌 合不具有水硬活性 , 但在一定条件下 , 能够与水反 映生成类似于水泥凝胶体的胶凝物质 , 并具有一 定的强度 . 由于煤粉微细 , 且在高温过程中形成玻 璃珠 , 因此粉煤灰颗粒多成球形。
90d为8～13%, 180d为15～19%之间。
2.矿物掺合料在混凝土中的作用
矿物掺合料作用效应 形态效应
由外观形貌、表面性质、颗粒级配等产生的效应。 FA中的球形颗粒含量较高时，可增大混凝土的流动性。 矿中尖角状颗粒含量很多，易导致混凝土泌水。
2.矿物掺合料在混凝土中的作用
矿物掺合料作用效应 微集料效应
褐煤 15-45 10-25 4-15 15-40 3-10 0-10
0-6 0-4 0-5
3.常用矿物掺合料性能及新标准解读
粉煤灰颗粒组成
➢ 珠状颗粒
漂珠：薄壁空心，有的壁上有极小针孔状洞穴，粒粗，能浮于水面， SiO2较高（ 55%~61%）壁薄易碎，绝热和绝缘性能好。 空心沉珠: 厚壁,壁密实无孔占50%～70%, 不能漂浮,强度很高, 对砼性能贡献重要 复珠: 子母珠, 粗的薄壁微珠黏结了细小的玻璃微珠 密实沉珠: 含量多 富铁微珠: 颜色深,有磁性
水泥中的混合料和混凝土的掺合料
1. 水泥由水泥熟料和混合材料组成，熟料主要含硅酸钙、铝酸钙和铁酸钙，混合材料种类较多，如粉煤灰等。我们常用的普通硅酸盐水泥（PO）混合材料大概在5%-15%之间，复合硅酸盐水泥（PC）混合材料15%-50%。
混凝土掺合料主要是一些外加剂，改变混凝土的一些性质，比如木质纤维素、建筑胶粉、缓凝剂等。
2. 混凝土掺合料是在混凝土拌合时掺入的能改善混凝土性能的粉状物质。在加入混凝土掺合料后，可以提高混凝土的各项性能，如和易性，粘聚性，可泵性；降低混凝土的坍落度损失；降低混凝土内部早期干燥收缩，使硬化后的混凝土结构更密实，混凝土早期和后期强度都能得到提高，抗渗、抗冻及耐化学腐蚀能力会有显著的改善
3. 掺合料是用于混凝土改善其性能或降低成本的掺量大于5%的粉末材料。掺合料包括：矿粉（钢渣粉）、粉煤灰、沸石粉、硅灰、过火煤矿石等几类。掺合料研究的重要性：降低水化热、改善混凝土的和易性、提高耐久性、降低成本。
4. 水泥中掺入混合材料，是为了：一：提高水泥的产量。二：为了某些工程需要，如降低水化热，提高密实度等。三：节能减排。
掺合料
addition
混合材
定义：制造水泥或拌制混凝土和砂浆时，为改善性能、节省水泥、降低成本而掺加的矿物质粉状材料。
应用学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；
建筑材料（水利）（三级学科）
掺合料 extender
混凝土掺合料是在混凝土拌合时掺入的能改善混凝土性能的粉状物质。
掺合料可分为活性掺合料和非活性掺合料。
活性掺合料在掺有减水剂的情况下，能增加新拌混凝土的流动性、粘聚性、保水性、改善混凝土的可泵性。并能提高硬化混凝土的强度和耐久性。
混凝土矿物掺合料---任增洲 共38页
粉煤灰宏观性
颜色与粉煤灰组成、细度、含水量、燃烧条件等因素有关，如含炭量——从乳白 色到黑色 机械粉磨作用对粉煤灰颜色的影响：原状粉煤灰——较浅，磨细粉煤灰——较黑 粉煤灰的细度
粒径范围： 0.5~300m 玻璃微珠： 0.5~10，0大m部分在45微米以下，平均粒径 漂珠：大于 4 5 m 海绵状颗粒： 10~3，00大m 部分在45微米以上
粉煤灰的化学组成对其性能有一定性影响，有时甚至是 关键性的影响。
一是规定能够确保粉煤灰质量的有效成分的最小含量；
二是限制粉煤灰中有害成分的最大含量。
粉煤灰化学成 分及矿物组成
SiO2、Al2O3、Fe2O3含量 ：SiO2、Al2O3是铝硅酸 盐的主要成分，含量多些为好，尤其SiO2 的成分应有保证， Fe2O3成分看法不一。
③ 惰性掺合料，如石灰石粉、石英粉 等
矿物掺合料作用
作用
形态效应：“轴承滚珠” 微集料效应：最密实填充——强度、抗渗性 化学活性效应：氧化硅、氧化铝与氢氧化钙 的火山灰活性反应
粉煤灰定义
定义：从煤燃烧后的烟气中收捕下来的粉状材料，燃 煤电厂（排放大户）排出的主要固体废物。 分三个阶段形成：多孔炭粒；比表面积减小的玻璃体 ；比表面积最小的密实球体
2、粉煤灰烧失量对混凝土性能的影响： 粉煤灰中未燃尽的碳粉都可以按烧失量来估量。碳粒是对混凝土有害的物质，
混凝土矿物掺合料
2、形态效应
• 由外观形貌、表面性质、颗粒级配等产生的效应。 • FA中的球形颗粒含量较高时，可增大混凝土的流动性。 • 矿中尖角状颗粒含量很多，易导致混凝土泌水。
3、微集料效应
• 掺和料中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充毛细孔， 改善混凝土孔结构和增大密实度的效应。
• 混凝土中掺入适量的矿物掺合料混合均匀之后，粉体的颗 粒级配更为合理，密实度提高。
活性指数，7d 28d
流动度比，％
S105
≥500 ≥ 95 ≥ 105
级别 S95
≥400 ≥ 75 ≥ 95 ≥ 95
S75
≥300 ≥ 55 ≥ 75
• 粒化高炉矿渣在水淬时形成的大量玻璃体,具有微弱的自身 水硬性。
• 用于高性能混凝土的矿渣粉磨至比表面积超过400m2/kg，以 较充分地发挥其活性，减少泌水性。
5、抑制碱—骨料反应。试验证明，矿物掺合 料掺量较大时，可以有效地抑制碱—骨料反 应。内掺30％的低钙粉煤灰能有效地抑制碱 硅反应的有害膨胀，利用矿渣抑制碱骨料反 应，其掺量宜超过40％。
6、提高混凝土的耐久性。混凝土的耐久性与 水泥水化产生的Ca(OH)2密切相关，矿物细掺 料和Ca(OH)2发生化学反应，降低了混凝土中 的Ca(OH)2含量；同时减少混凝土中大的毛细 孔，优化混凝土孔结构，降低混凝土最可几 孔径，使混凝土结构更加致密，提高了混凝 土的抗冻性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀等耐久 性能。
混凝土中水泥掺合料应用技术规程
混凝土中水泥掺合料应用技术规程
一、引言
混凝土中水泥掺合料应用技术规程是为了规范混凝土中水泥掺合料的
应用，确保混凝土的质量和性能，提高混凝土的耐久性和使用寿命而
制定的。本规程适用于各种建筑工程中混凝土的施工。
二、水泥掺合料的种类和要求
1. 水泥掺合料的种类：水泥掺合料包括矿渣粉、煤灰、硅灰、粉煤灰、石灰石粉等。
2. 水泥掺合料的要求：
（1）掺合料应符合国家相关标准的要求；
（2）掺合料应无异物和杂质；
（3）掺合料应保持干燥状态；
（4）不同种类的掺合料应按照一定比例掺入混凝土中。
三、水泥掺合料的掺量和混凝土配合比
1. 水泥掺合料的掺量：掺合料的掺量应按照混凝土的强度等级和技术
要求确定。通常情况下，矿渣粉、煤灰等掺合料的掺量不得超过50%，粉煤灰掺量应不超过30%。
2. 混凝土配合比：混凝土配合比应根据混凝土的强度等级、使用环境
和施工要求等因素确定，掺合料的掺量应在配合比中体现。
四、混凝土中水泥掺合料的应用方法
1. 混凝土搅拌：混凝土的搅拌应按照规定时间和速度进行，掺合料应
随水泥一起加入搅拌机中进行充分搅拌，确保掺合料的均匀分布。
2. 混凝土浇筑：混凝土浇筑应采用机械化方式进行，浇筑过程中应注
意保持混凝土的均匀性和密实性，严禁出现泌水现象。
3. 混凝土养护：混凝土浇筑后应立即进行养护，养护时间应根据混凝
土的强度等级和气候环境等因素进行确定，养护过程中应注意保持混
凝土表面的湿润度。
五、水泥掺合料应用技术的质量控制
1. 原材料的检验：掺合料应进行原材料检验，确保掺合料符合国家相
关标准的要求。
2. 施工工艺控制：在混凝土施工过程中应进行掺合料的精确计量和搅
混凝土中矿物掺合料的影响因素及其处理方法
混凝土中矿物掺合料的影响因素及其处理方法
混凝土是现代建筑中经常使用的一种材料，其性能和质量直接影响到建筑物的安全与持久性。为了提高混凝土的性能和降低成本，人们逐渐开始使用掺合料来替换部分水泥，其中矿物掺合料是一种常用的掺合料。然而，在使用过程中，矿物掺合料会受到多种因素的影响，从而影响混凝土的性能和质量。本文将从矿物掺合料的种类、掺量、粒度、活性和配合比等方面，探讨这些影响因素的具体内容，并提出相应的处理方法。
一、矿物掺合料的种类
矿物掺合料的种类很多，常用的有粉煤灰、硅灰、石灰石粉、矿渣粉等。不同的矿物掺合料具有不同的化学成分和物理性质，在混凝土中的作用也不同。因此，在选择矿物掺合料时，需要根据具体情况进行选择。一般来说，粉煤灰是使用最广泛的一种矿物掺合料，其掺量可达到50%左右。硅灰的活性较高，适用于制作高强混凝土和耐久性要求较高的混凝土。石灰石粉和矿渣粉的使用范围较窄，适用于特定的工程和材料。
二、矿物掺合料的掺量
说，矿物掺合料的掺量越大，混凝土的强度和耐久性就越高，但是过
高的掺量会导致混凝土的流动性降低、凝结时间延长等问题。因此，
在确定矿物掺合料的掺量时，需要根据具体情况进行选择。一般来说，掺量在20%~30%之间的效果比较好。
三、矿物掺合料的粒度
矿物掺合料的粒度也是影响混凝土性能和质量的重要因素之一。一般
来说，矿物掺合料的粒度越细，其活性越高，对混凝土的强度和耐久
性的提高效果也越好。但是，过细的矿物掺合料会导致混凝土的流动
性降低、凝结时间延长等问题。因此，在选择矿物掺合料时，需要根
混凝土专业知识点总结
混凝土专业知识点总结
第一章混凝土的基础知识
1.1 混凝土的定义
混凝土是一种由水泥、骨料、砂和水混合而成的材料，通过水化反应形成坚固的结构材料。
1.2 混凝土的组成
混凝土由水泥、骨料、砂、水和掺合料组成。水泥是混凝土的胶凝材料，骨料和砂是混凝
土的骨料，水是混凝土的固化剂，掺合料用于改善混凝土的性能。
1.3 混凝土的主要特性
混凝土具有耐压、耐弯、耐冻融、耐火、耐磨、隔热、隔音等特性。
1.4 混凝土的分类
按材料的不同，混凝土可以分为普通混凝土、高强混凝土、超高强混凝土、自密实混凝土、自流浆混凝土、防水混凝土、耐久混凝土等。
第二章混凝土的原材料
2.1 水泥
水泥是混凝土中的主要胶凝材料，普通水泥、矿渣水泥、矿渣粉硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸
盐水泥等是常见的水泥类型。
2.2 骨料
骨料是混凝土中的主要骨料，按粒径分为粗骨料和细骨料。粗骨料常用砾石、碎石，细骨
料常用石粉、天然砂。
2.3 砂
砂是混凝土中的一种细骨料，常用河砂和山砂，主要用于混凝土的细度调整和流动性控制。
2.4 水
水是混凝土的固化剂，用量应符合混凝土的配合比要求，水质应符合相关标准。
2.5 掺合料
掺合料是用于改善混凝土性能的材料，常用粉煤灰、硅灰、磷矿渣粉等。
第三章混凝土的配合比设计
3.1 配合比设计的基本原则
配合比设计应遵循强度、耐久性、变形、硬化过程等原则，以满足工程的使用要求。
3.2 混凝土强度等级
混凝土按抗压强度分为各个等级，如C20、C30、C50等，不同等级的混凝土用于不同的
工程要求。
3.3 混凝土的材料用量确定
根据配合比设计原则，确定水泥、骨料、砂、水、掺合料的用量，确保混凝土的性能要求。
混凝土矿物掺合料
2、在有碱集料反应产生的条件下由于矿物细粉掺 合料的掺加在混凝土水化产物中形成大量低碱水 化硅酸钙，它们能吸收和固定大量的钠、钾离子 从而使混凝土中的有效碱含量大大减少，极大地 减少了碱集料反应的危害性。
粉煤灰：热电厂煤粉 燃烧后的产物，以硅 酸盐和铝硅酸盐为主
矿渣：冶炼生铁的副产品， 以硅酸盐和铝硅酸盐为主
二、矿物掺和料在混凝土中的作 用效应
• 火山灰效应 • 形态效应 • 微集料效应 • 界面效应
1、火山灰效应
• 掺和料中的SiO2、Al2O3等潜在活性物质与碱性 物质或石膏反应生成水硬性物质。
1、化学成分 粉煤灰的化学成分因煤的品种及燃烧条件而异。一 般来说，粉煤灰化学成分的变动范围为：SiO2含量 约为40％～60％；Al2O3含量为20％～30％，Fe203 含量为5％～10％， CaO含量2%～8%，烧失量3％～ 8％，SiO2和Al2O3是粉煤灰中的主要活性成分，粉 煤灰的烧失量主要是未燃尽碳，其混凝土吸水量大， 强度低，易风化，抗冻性差，为粉煤灰中的有害成 分。
不大于
级别
I
II
III
12
25
45
95
105
115
5
8
15
1
混凝土中加入矿物掺合料的原理与效果分析
混凝土中加入矿物掺合料的原理与效果分析
一、前言
混凝土是建筑工程中广泛使用的一种材料，其主要成分为水泥、砂、
石子等材料。然而，在实际工程中，单纯使用以上材料所制成的混凝
土往往存在一些问题，例如强度不足、开裂、耐久性差等。为了解决
这些问题，矿物掺合料逐渐被引入到混凝土中，以提高混凝土的性能。本文将探讨混凝土中加入矿物掺合料的原理和效果分析。
二、矿物掺合料的概念和种类
矿物掺合料是指在混凝土中加入的不含水化钙的矿物粉末，其主要成
分为硅酸盐、铝酸盐等。根据不同的来源和种类，矿物掺合料可分为
以下几类：
1.硅灰：是一种工业废渣，主要成分为二氧化硅和氧化钙。其加入量不宜过多，一般不超过15%。
2.粉煤灰：是燃煤时生成的一种工业废渣，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁等。其加入量一般不超过30%。
3.矿渣粉：是炼钢时产生的一种工业废渣，主要成分为氧化钙、氧化硅、氧化铝等。其加入量一般不超过50%。
4.膨胀珍珠岩粉：是一种天然矿物粉末，主要成分为硅酸盐、铝酸盐等。其加入量一般不超过10%。
5.天然粉体：是一些天然矿物粉末，如云母粉、石英粉等。其加入量一般不超过10%。
三、矿物掺合料的原理
1.填充效应
矿物掺合料中的细颗粒物质可以填充水泥粒子之间的空隙，使混凝土
更加致密。这种填充效应可以降低混凝土的孔隙率，增加混凝土的密
实度，从而提高混凝土的强度和耐久性。
2.化学反应
矿物掺合料中的一些成分可以与水泥中的Ca(OH)2发生反应，生成水化硅酸钙等化合物。这些化合物可以填补混凝土中的空隙，增加混凝
土的密实度，从而提高混凝土的强度和耐久性。
混凝土的掺合料
28 200
300
400
500
600
700
2
Blaine细度（m / kg）
抗压强度（MPa）
38
抗压强度（MPa）
42
36
40
34
38
32
36
30
34
28 200
300
400
500
600 700 2 Blaine细度（m / kg）
32 200
300
400
500
600
2
700
Blaine细度（m /k g）
小于45μm的石灰石粉颗粒可以替代10%的水泥
石灰石粉的掺入抑制了硫铝酸盐的生成而加速了碳铝酸盐的生成
1---3CaO· Al2O3· Ca(OH)2· 18H2O 2---Ca3Al2O6· CaSO4· 14H2O 3---Ca3Al2O6· CaSO4· 13H2O 4---Ca4Al2O6· CO3· 11H2O 5---Ca4Al2O6· (CO3)0.5(OH) · 11.5H2O
用于水泥混凝土中的磷渣粉掺合 料(DL/T 5387-2007 《 水工混凝土掺用磷渣粉技术规范》)
• 质量系数K不得小于1.10 K=(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+P2O5) • P2O5含量不得大于3.5% • F的含量不得大于5% • 放射性元素的检验必须合格 • 干燥松散表观密度不得小于1.30kg/L • 需水量比宜不大于105% • 比表面积宜不小于300m2/kg • 活性系数宜不小于60%
混凝土外加剂与掺合料(史上最全)
(2)粉煤灰效应及其对混凝土性质的影响 ①活性效应。粉煤从中所含的SiO2和Al2O3具有化 学活性，它们能与水泥水化产生的Ca(OH)2反应， 生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸 钙，可作为胶凝材料一部分而起增强作用。 ②颗粒形态效应。煤粉在高温燃烧过程中形成的 粉煤灰颗粒，绝大多数为玻璃微珠，掺入混凝土中 可减小内摩阻力，从而减少混凝土的用水量，起减 水作用。 ③微骨料效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在 水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔 结构和增大密实度。
1．粉煤灰 （1）粉煤灰的种类及技术要求 拌制混凝土和砂浆用的粉煤灰分为F类粉煤灰和C 类粉煤灰两类。F类粉煤灰是由无烟煤或烟煤燃烧 收集的，其CaO含量不大于10％或游离CaO含量不大 于1％；C类粉煤灰是由褐煤或次烟煤燃烧收集的， 其CaO含量大于10％或游离CaO含量大于1％，又称 高钙粉煤灰。 F类和C类粉煤灰又根据其技术要求分为Ⅰ级、Ⅱ 级和Ⅲ级三个等级。
引气剂能改善混凝土的以下性能： (1)改善混凝土拌合物的和易性 (2)显著提高混凝土的抗渗性、抗冻性 (3)降低混凝土强度 引气剂可用于抗渗混凝土、抗冻混凝土、抗硫酸 侵蚀混凝土、泌水严重的混凝土、轻混凝土以及对 饰面有要求的混凝土等，但引气剂不宜用于蒸养混 凝土及预应力钢筋混凝土。
5.缓凝剂 缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝 土后期强度发展无不利影响的外加剂。常用的缓 凝剂是木钙和糖蜜，其中糖蜜的缓凝效果最好。 缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热和增强作 用，对钢筋也无锈蚀作用。主要适用于大体积混 凝土、炎热气候下施工的混凝土，以及需长时间 停放或长距离运输的混凝土。缓凝剂不宜用于在 日最低气温5℃以下施工的混凝土，也不宜单独用 于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。
混凝土外加剂与掺合料(史上最全)
对流动性和大流动性混凝土的用水量的确定，按 下列步骤进行： 1 、以上表中坍落度为 90mm 的用水量为基础，按坍
落度每增加20mm用水量增加5kg计算；
2、掺外加剂时的混凝土用水量mwα ： mwα ＝ mwo(1-β )
式中： mwo ——未掺外加剂时混凝土的用水量 β ——外加剂的减水率，％
cui前一检验期第i批试件强度最大与最小值之前一检验期内验收的总批数m15当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致且混凝土强度变异性不能保持稳定时或在前一个检验期内的同一品种混凝土没有足够的数据以确定验收批混凝土立方体抗压强度的标准差时应由不少于10组的试件组成一个验收批其强度应满足下列要求
5.4
4.引气剂 引气剂是指搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分 布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。 引气剂属憎水性表面活性剂，由于能显著降低水 的表面张力和界面能，使水溶液在搅拌过程中极易 产生许多微小的封闭气泡，气泡直径多在50～250 gm，同时因引气剂定向吸附在气泡表面，形成较为 牢固的液膜，使气泡稳定而不破裂。 按混凝土含气量3％～5％计(不加引气剂的混凝 土含气量为1％)，1m3混凝土拌合物中含数百亿个 气泡。
式中：fcu,0——混凝土配制强度（MPa） fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa） σ ——混凝土强度标准差（MPa）。
Байду номын сангаас
《建筑材料》掺合料
3.沸石粉 沸石粉又称F矿粉，是以天然沸石为原料，经破碎、磨细制成的。其主要成分 是二氧化硅和三氧化二铝，是一种活性较高的火山灰质材料。磨细沸石粉颗粒表 面积大，吸水性强，使得掺磨细沸石粉的混凝土的黏性大而流动性小，所以适合 用于泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝土及高强混凝土。
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Baidu Nhomakorabea
2.硅灰 硅灰又称硅粉，是电弧炉冶炼硅金属或硅铁合金时产生的烟尘。其主要成分 是活性二氧化硅，颗粒呈现极细的玻璃球状，具有化学活性。 硅灰取代水泥的效果远远高于粉煤灰，它可大幅度提高混凝土的强度、抗渗 性，降低水化热，减小升温。但是由于硅灰产量低，价格较高，故目前主要用于 配制高强和超高强混凝土、抗渗混凝土以及其他高性能的混凝土。
（2）应用 拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分为三个等级：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。 Ⅰ级粉煤灰适用 于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力混凝土。Ⅱ级粉煤灰适用于钢筋混凝土和 无筋混凝土。Ⅲ级适用于无筋混凝土。 （3）技术要求
（4）掺用方法 混凝土中掺用粉煤灰可采用以下三种方法： （1）等量取代法 以等量的粉煤灰取代混凝土中水泥。主要适用于Ⅰ级粉 煤灰、混凝土超强及大体积混凝土工程中。 （2）超量取代法 粉煤灰掺量超过其取代水泥的质量，超量的粉煤灰取代 部分细骨料。目的是增加混凝土中胶凝材料的用量，来补偿粉煤灰取代水泥而造 成的混凝土强度降低。超量屈大夫可使掺粉煤灰混凝土达到与不掺粉煤灰的混凝 土相同的强度。 （3）外加法 在水泥用量不变的情况下，掺入一定数量的粉煤灰，目的是为了改善混凝土 的和易性。
混凝土掺合料
混凝土掺合料
混凝土掺合料
在混凝土拌合物制备时，为了节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级，而加入的天然的或者人造的矿物材料，统称为混凝土掺合料。
用于混凝土中的掺合料可分为活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料两大类。非活性矿物掺合料一般与水泥组分不起化学作用，或化学作用很小，如磨细石英砂、石灰石、硬矿渣之类材料。活性矿物掺合料虽然本身不硬化或硬化速度很慢，但能与水泥水化生成的Ｃa(OH)２，生成具有水硬性的胶凝材料。如粒化高炉矿渣、火山灰质材料、粉煤灰、硅灰等。
活性矿物掺合料依其来源可分为天然类、人工类和工业废料类(表4—25)
一、粉煤灰
粉煤灰是由燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑。
粉煤灰有高钙粉煤灰和低钙粉煤灰之分，由褐煤燃烧形成的粉煤灰，其氧化钙含量较高(一般CaO>10％)，呈褐黄色，称为高钙粉煤灰，它具有一定的水硬性；由烟煤和无烟煤燃烧形成的粉煤灰，其氧化钙含量很低(一般CaO<10％)呈灰色或深灰色，称为低钙粉煤灰，一般具有火山灰活性。
低钙粉煤灰来源比较广泛，是当前国内外用量最大、使用范围最广的混凝土掺合料。用其做掺合料有两方面的效果：
1．节约水泥：
一般可节约水泥10％～15％，有显著的经济效益。
2．改善和提高混凝土的下述技术性能
(1)改善混凝土拌和物的和易性、可泵性和抹面性；
(2)降低了混凝土水化热，是大体积混凝土的主要掺合料；
(3)提高混凝土抗硫酸盐性能；
(4)提高混凝土抗渗性；
(5)抑制碱骨料反应。
国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GBl596—91)将粉煤灰分为三个等级
混凝土的掺合料
凝灰岩粉
凝灰岩粉与Ca（OH）2反应的产物（从上至下为60d、120d）
矿渣粉
矿渣粉与Ca（OH）2反应的产物（从上至下为60d、120d）
火山灰粉
火山灰粉与Ca（OH）2反应的产物（从上至下为60d、120d）
粉煤灰
粉煤灰与Ca（OH）2反应的产物（从上至下为60d、120d）
石灰石粉
欢迎光临
混凝土的掺合料
武汉大学 方坤河
混凝土的掺合料
一、掺合料的种类 二、掺合料的品质要求 三、掺合料的作用 四、中国筑坝混凝土使用掺合料的情况
一、掺合料的种类
• 掺合料 为了节约水泥、改善混凝土的性能，在混凝土拌
制时掺入的掺量大于水泥质量5%的矿物粉末，称为混 凝土的掺合料 • 掺合料的种类 活性掺合料
<45μm
96
<30.8μm
95
0.478
0.73
0.500
0.74
0.556
0.78
石灰石粉和水泥的粒径分布
• 掺合料在水泥中起填充作用，使水泥浆体的原 始结构更加密实
• 品质优良的掺合料具有减水作用，使水泥石的 水胶比更低，提高了水泥石的强度
• 活性掺合料与水泥的水化产物Ca（OH）2起反应， 生成具有胶结性能的水化硅酸钙和水化铝酸钙， 对水泥石的强度做出贡献
掺合料中的有害成分含量不应对混凝土的 性能存在不能接受的危害
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7.1混凝土掺合料的定义及分类
7.1.1定义
混凝土生产中为改善其某些性能、调节混凝土强度等级、节约水泥材料，而加入的人造或工业废料以及天然矿物材料，称为混凝土掺合料。
7.1.2分类
混凝土用掺合料可分为活性掺合料和非活性掺合料。
7.2掺合料的技术指标
7.2.1粉煤灰是由电厂煤粉炉排出的烟气收集到的灰白色颗粒粉未，因电厂除尘方式不同，分湿排灰和干排灰两种。湿排除尘的粉煤灰与炉渣混合排出，颗粒较粗，烧失量较大，质量差；静电除尘收集的干灰其细度较细、烧失量小，质量较好。粉煤灰是一种火山灰质混合材料，它表面光滑呈球形，密度 1.95～2.40g/cm3，干灰堆积密度550～800g/cm3。粉煤灰的成分与高铝粘土相接近，主要以玻璃体状态存在，另一部分为莫来石、α石英、方解石及β硅酸二钙等少量晶体矿物。其主要化学成分为SiO2占45%～60%；Al2O3占20%～30%；Fe2O3占5%～10%，以及少量的氧化钙、氧化镁、氧化钾、三氧化硫等。粉煤灰的活性，主要取决于玻璃体的含量，以及无定形的氧化铝和氧化硅的含量，而粉煤灰的细度、需水量比也是影响活性的两个主要物理因素，因此粉煤灰应有严格的质量控制。
7.2.2 矿粉是炼铁高炉排渣时通过水淬（急冷）成粒后，再经磨细而得，主要化学成分有SiO2,Al2O3,CaO与MgO等，根据活性指标的大小把矿粉分为80级、100级与120级三个等级，指标越大，等级越高，表示活性越高。磨细矿渣粉应选用品质稳定均匀、来源固定的产品，其品质应满足表7-3的要求。
硅粉（S.F）：是生产硅铁，电收尘所得废料。主要成分是SiO2=86~95%，无定形物质，活性极高。表观密度250~300kg/m3，密度2.2，空隙率高达90%以上，为细小球=0.1~0.2μm，比表面积S=18~22m2/g，是水泥的20~30倍，需水量比高达134%，状颗粒d
平
SF取代水泥每增加1%（约5kg），需水量增加7kg，SF取代水泥每增加1%，减水剂增加0.05%。品质标准应符合表7-4的要求。SiO2≥85%,W≤3%，烧失量≤6% 火山灰活性指数≥90%，细度45μm筛余≤10%,比表面积S>15m2/g均匀性指标，密度与均值偏差≤5%，细度与均值偏差≤5%。掺量：以7~9%最佳，适宜量5~15%，极限量10~20%，超过20%不经济，作用不大。磨细矿渣比普通矿渣优越，掺入混凝土中可以取代部分水泥，可提高流动度，降低泌水性，早强相当，但后强高耐久性好，掺30%时，可提高强度22%左右，试验表明，磨细矿渣的最佳掺量是30~50%，最大掺量可到70%，此时水化热可降低，自身收缩也可减小。
表7-1粉煤灰技术指标
表7-3 高性能混凝土用磨细矿渣粉的技术要求
表7-4 高性能混凝土用硅灰的技术要求
7.3 掺和料的试验方法
6.0.2 粉煤灰
细度、需水量比、烧失量、含水量、三氧化硫含量、碱含量、活性指数按GB1596—2005进行； 氯离子含量按GB/T18736—2002进行。 6.0.3 磨细矿渣粉
比表面积、活性指数、含水率、三氧化硫含量、氯离子含量、烧失量按GB/T18046—2000进行；需水量比、氧化镁含量、碱含量按GB/T18736—2002进行。 6.0.4 硅灰
烧失量、氯离子含量、二氧化硅含量、比表面积、需水量比、含水率、活性指数按GB/T18736—2002进行。
7.3.1 粉煤灰试验方法（摘自《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005） 7.3.1.1含水率测定 (1) 仪器设备
1) 天平:不应低于四级,精确至0.0001g ； 2) 鼓风电热恒温干燥箱:温度范围(0～200) ℃； 3) 带盖称量瓶:25mm ×65mm ； 4) 干燥器:内盛变色硅胶。 (2) 试验方法
1）将洁净的带塞称量瓶在（105±5）℃的烘箱中烘干至恒重，称其重量，为m 0； 2）称取试样约1g ，装入已经恒重的称量瓶内，盖好盖子称出试样及称量瓶的总重量，为m 1；
3）将盛有试样的称量瓶打开盖子，放入（105±5）℃的烘箱中烘干至恒重（约30分钟），在干燥器内冷却至室温后，称量其重量。为m 2。 4）结果计算：
m 1－m 2
含水率= ×100
m 1－m 0
试验结果取两个试样测定值的算术平均值作为测试值，结果精确至0.01%。 7.3.1.2细度测定 (1) 仪器设备
1) 气流筛(包括控制仪与气流筛座)； 2) 工业吸尘器(包括收尘器与直空泵)； 3) 旋风分离器；
4) 金属标准筛(筛网孔径45μm)； 5) 筛余物收集瓶；
6) 其它：软管、毛刷、木锤。
(2) 试验步骤
1)将吸尘软管一头插入工业吸尘器的吸口，另一头通过调压接头插入气流筛的抽气口。
2)将工业吸尘器的电源插头插入气流筛后面的座内。
3)将气流筛的电源插入220V交流电源内。
4)称取试样50g，精度0.1g，倒人45μm方孔筛筛网上，将筛子置于气流筛筛座上，
盖上有机玻璃盖。
5)将定时开关开到3min，气流筛开始筛析。
6)气流筛开始工作后，观察负压表，负压大于2000Pa时表示工作正常，若负压小于
2000Pa，则应停机，清理吸尘器的积灰后再进行筛析。
7)在筛析过程中，发现有细灰吸附在筛盖上。可用木锤轻轻敲打筛盖，使吸附在筛盖
的灰落下。
8)3min后气流筛自动停止工作，停机后将筛网内的筛余物收集并称重，准确至0.1g。
(3) 试验结果处理
粉煤灰的细度，应按下式进行计算：
筛余(%)=G×2
式中G——筛余物重量。
气流筛筛分装置
l—工业吸尘器；2—塑料软管；3—旋风分离器：4—收集容器；5—塑料软管；
6—抽气孔；7—风门；8—筛网；9—筛盖；l0—控制仪；1l—电源插头
7.3.1.3需水量比
(1) 仪器设备
1)胶砂搅拌机；
2)跳桌；
3)试模，上口内径70±0.5mm，下口内径100±O．5mm，高60±0.5mm，截锥圆模上有
套模，套模下口须与圆模上口配合；
4)捣棒，直径20mm，长约200mrn的金属棒；