火山灰质混合材料的组成.
混凝土原材料篇-硅灰综述
硅灰作为一种重要的建筑辅助材料,广泛应用于道路桥梁、机场跑道、海港码头、涵洞隧道以及居家住宅,对我们的生活时刻发挥着重要作用。
预拌商品混凝土生产单位及施工单位应加强对其的了解和控制，提高责任意识，落实质量行为，使预拌混凝土生产、施工质量得到有效的保证，特制订本章节对其进行综述。
混凝土原材料篇..............硅灰综述目录一、硅灰的来源与概述二、硅灰的性质、技术要求和组成1.物理性质2.化学性质3.技术要求4.硅灰的组成三、硅灰在混凝土中的应用1.硅灰应用的发展过程2.硅灰用于混凝土的优点3.掺入硅灰的混凝土的用途4.硅灰的使用方法和注意事项四、硅灰与混凝土质量的关系1.硅灰在混凝土中的作用2.硅灰在混凝土中的作用机理五、硅灰进场质量控制项目1.需水量比2.烧失量3.快速检测项目一、硅灰的来源与概述硅灰是冶炼硅铁合金或工业硅时的副产品,通过烟道排出的硅蒸汽冷氧化并冷收尘而得。
金属硅和合金都是在电炉生产的。
原料是石英、焦炭、煤炭和木片。
由于石英减少,氧化硅气体与电炉上层部分氧气混合,形成硅灰。
在电炉里,氧化硅被氧化成为二氧化硅,凝聚成纯球形的硅灰颗粒,形成烟雾或烟尘的主要部分电炉中的烟尘进入冷却管道,再进入预先收集管道,通过旋风消除粗糙颗粒,这些颗粒被转入到专门设计的布袋过滤器,硅灰在此被收集,其生成过程见图2-21,原状硅灰见图2-22。
硅灰是一种优质的矿物掺合料,外观为灰色或灰白色,其SiO2含量高达85%上,颗粒细,粒径范围在0.01～l1μm,比表面积介于15000～25000m2/kg（采用BET氮吸附法测定）,远远高于水泥、粉煤灰和矿渣粉等胶凝材料。
硅灰可促使水泥水化与硬化,使混凝土更密实,提高了混凝土的强度、耐久性等其他性能。
但因其价格昂贵、密度小、运输成本高、添加不方便等原因,早期使用较少。
近年来人们对硅灰作用的认识逐渐深入,硅灰加密工艺逐渐改进,硅灰价格也逐渐下降,这也促进了其在预拌混凝土中的使用,尤其是在高强、自密实、超高层泵送、特殊混凝土中已趋于常态化。
煤渣灰成分
粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及水存在时，能在常温，特别是在水热处理(蒸汽养护)条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。
5、粉煤灰的存在形态
粉煤灰是以颗粒形态存在的，且这些颗粒的矿物组成、粒径大小、形态各不相同。人们通常将其形状分为珠状颗粒和渣状颗粒两大类。根据北京科技大学宋存义等用扫描式电子显微镜的观察表明，粉煤灰由多种粒子构成，其中珠状颗粒包括空心玻珠(漂珠)、厚壁及实心微珠(沉珠)、铁珠(磁珠)、炭粒、
粉煤灰的形成、组成、结构、性质及存在形态
粉煤灰、沙子、水泥构成了生产彩瓦的主要成分
一、粉煤灰的形成
第一阶段，粉煤在开始燃烧时，其中气化温度低的挥发分，首先自矿物质与固体碳连接的缝隙间不断逸出，使粉煤灰变成多孔型炭粒。此时的煤灰，颗粒状态基本保持原煤粉的不规则碎屑状，但因多孔型性，使其表面积更大。
4、粉煤灰的性质
（1）物理性质
粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等，这些性质是化学成分及矿物组成的宏观反映。由于粉煤灰的组成波动范围很大，这就决定了其物理性质的差异也很大。
粉煤灰的基本物理性质见表。
粉煤灰的基本物理特性
项 目 范 围 均 值
密度/（g/cm3） 1.9～2.9 2.1
20世纪70年代，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发，多次召开国际性粉煤灰会议，研究工作日趋深入，应用方面也有了长足的进步。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉，兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。目前，对粉煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究，特别是着重要资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加，技术在不断更新。国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了重大的变化，主要表现为：粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用；粉煤灰综合利用的途径以从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外，发展到目前的在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径。
粉煤灰
粉煤灰中的炭粒对粉 煤灰的综合利用会产 生负面影响,其高温烧 结烧失量大,是制备烧 结砖的有害成分。
（3）复珠：在粉煤灰中,有些微珠里面包含大量细小玻 璃微珠的颗粒,或是柱状颗粒相互粘连成形状不规则颗粒, 密度往往较大,置于水中能够下沉,表面发育有气孔,这些 称为复珠或沉珠。前者通常称为子母珠,后者称为珠连体。 一些研究证明,含有复珠是粉煤灰品质较好的一个标志。
• 煤在锅炉中燃烧后形成的被烟气携带出炉膛的 细灰。 • 从燃煤火力发电厂的烟道中用吸尘器收集的粉 尘。 • 煤炭在燃烧过程中产生的细微灰尘。由有机物 和无机物组成。 • 《GB/T1596-2005》：电厂煤粉炉烟道气中 收集的粉末称为粉煤灰。
2 特性
• 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。
3. 理化特性
84.4%
粉煤灰的pH值
随风化进行, 粉煤 灰的pH 值显现出 减少的趋势。
酸性A： pH 值< 4. 5； 弱酸性WA： 4. 5~ 6. 5 中性N：6. 6~ 7. 5 弱碱性WB ：7. 6~ 9. 5；碱性B ：> 9. 5
• • • •
堆积密度：0.5~1.0g/cm3 比表面积：0.25~0.5m2/g 孔隙率：60~75% 粒径：1~100um
8. 粉煤灰的资源化利用
日本粉煤灰综合利用情况
8.1 建筑材料
• 此类用灰量约占粉煤灰利用总量的35％ 左右，主要技术有：粉煤灰水泥(掺量30 ％以上)，代粘土做水泥原料，普通水泥 (掺量30％以下)，硅酸盐承重砌块和小 型空心砌块，加气混凝土砌块及板，烧 结陶粒，烧结砖，蒸压砖，蒸养砖，高 强度双免浸泡砖，双免砖，钙硅板等 。
水泥原料及混合材介绍
1.水泥原料的质量指标：（1）石灰质原料：CaO 为48%，MgO 为 3.0%，K2O+Na2O为 1.0%，SO3为1%，石英及燧石为 4.0%。
（2）粘土质原料：一类；SM为２.７～３.５，IＭ为１.５～３.５。
（3）硅质校正原料：SM为４.０，K2O+Na2O为４.０％，MgO为３.０％，SO3为２.０％。
（4）铁质校正原料：Fe2O3>40%（5）铝质校正原料：Al2O3>30%对于悬浮预热器及预分解窑，其生产及燃料中的有害成分，还需符合下列要求，碱含量为1.0%，氯离子含量为0.015%，硫/碱摩尔比SO3 /（K2O+1/2Na2O）为 1.0，燃料中硫含量为3.0%。
2.辅料及混合材的要求：（1）煤矸石，主要是碳质页岩，发热量因含碳物质的多少而不同，一般范围为840~10500KJ/kg，矿物组成主要是高岭石和水云母等粘土矿物，化学成分一般为：氧化硅50%~70%，Al2O3为15%~20%，Fe2O3 为2%~8%，CaO为1%~7%，MgO为1%~4%，碱含量为1%~4%，可以作燃料的煤矸石密度较小，呈黑色，含碳量为20~30%，灰分约为60~80%，热值约为4148~12540KJ/kg，由于煤矸石是以高岭石为主的粘土质矿物，所以水泥厂可以用作粘土质原料。
（2）粉煤灰，是火力发电厂排出的废渣，呈浅灰色或黑色，密度为1.9~2.4g/cm3成分与铝质粘土接近。
（3）砂岩，是由直径0.1~2.0mm的砂粒经胶结变硬的碎屑沉积岩，主要矿物为石英，其次为长石、云母等。
砂岩的胶结物主要有粘土质、石灰质、硅质和铁质等，颜色主要取决于胶结物砂岩氧化硅含量比粘土大，硬度大，塑性差。
是水泥厂较好的硅质校正原料。
（4）混合材，主要分为活性和非活性，粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰属于活性混合材料，粒化高炉矿渣是铁矿石在高炉内冶炼生铁时排出的废渣，粒化高炉矿渣均以CaO，SiO2 ，Al2O3为主要成分，三者总含量在80%以上，另外还有少量的MgO，Fe2O3，MnO，TiO2 等。
六种常用水泥的组成﹑性质及应用的异同点
受载较晚的混凝土
普通气候及干燥环境中的混凝土，有抗渗要求的混凝土，受干湿交替作用的混凝土
可以使用
一般工程
高强度混凝土，水下混凝土，
高温养护混凝土，耐热混凝土
普通气候环境中的混凝土
抗冻性要求较高的混凝土，有耐磨性要求的混凝土
—
—
早期强度要求较高的混凝土
不宜或不得使用
大体积混凝土，耐腐蚀性要求较高的混凝土
应用
优先使用
早期强度要求高的混凝土，有耐磨要求的混凝土，严寒地区反复遭受冻融作用的混凝土，抗碳化性要求高的混凝土，掺混合材料的混凝土
水下混凝土，海港混凝土，大体积混凝土，耐腐蚀性要求较高的混凝土，高温下养护的混凝土
高强度混凝土
普通气候及干燥环境中的混凝土，有抗渗要求的混凝土，受干湿交替作用的混凝土
有耐热要求的混凝土
早期强度低后期强度高
早期强度稍低
1.对温度敏感，适合高温养护；2.耐腐蚀性好；3.水化热小；4.抗冻性较差；5.抗碳化性较差
1.泌水性大、抗渗性差
2.耐热性较好
3.干缩较大
1.保水性好、抗渗性好
2.干缩大
3.耐磨性差
1.泌水性大（快）、易产生失水裂纹、抗渗性差
2.干缩小、抗裂性好
3.耐磨性差
干缩较大
硅酸盐水泥熟料、大量（＞20％～≤40％）火山灰质混合材料、适量石膏
硅酸盐水泥熟料、大量（＞20％～≤40％）粉煤灰、适量石膏
硅酸盐水泥熟料、大量（＞20％～≤50％）的两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏
共同点
硅酸盐水泥熟料、适量石膏
不同点
无或很少量的混合材料
少量混合材料
大量活性混合材料（化学组成或化学活性基本相同）
混合材料的分类介绍
混合材料的分类介绍【民祥建材网】资讯：所谓的混合材料就是在磨制水泥时掺入的人工或天然矿物材料称为混合材料。
在水泥中加入混合材料，可以使水泥更加的坚固。
通常情况下混合材料按其性能可分为活性混合材料和非活性混合材料两大类。
一、非活性混合材料凡常温下与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起.加水拌合后不能发生水化反应或反应甚微，不能生成水硬性产物的混合材料称为非活性混合材料.常用的非活性混合材料主要有石灰石、石英砂及慢冷矿渣等。
二、活性混合材料常温下能与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起.加水拌合后能发生水化反应.生成水硬性的水化产物的混合材料称为活性混合材料。
常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、硅粉及粉煤灰。
1、粉煤灰。
粉煤灰是从燃煤发电厂的烟道气体中收集的粉末，又称飞灰。
它以Al2O3,Si02为主要成分，含有少量CaO.具有火山灰性.其活性主要取决于玻璃体的含量以及无定形Al2O3，和Si02含量，同时颗粒形状及大小对其活性也有较大的影响.细小球形玻璃体含量越高.粉煤灰的活性越高。
国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(G B 1596-2005)规定用于水泥中的粉煤灰要求活性指数不小于70%。
2、粒化高炉矿渣。
粒化高炉矿渣是将炼铁高炉中的熔融炉渣经急速冷却后形成的质地疏松的颗粒材料。
由于采用水淬方法进行急冷.故又称水淬高炉矿渣。
急冷的目的在于阻止其中的矿物成分结晶，使其在常温下成为不稳定的玻璃体(一般占80%以上).从而具有较高的化学能即具有较高的潜在活性。
粒化高炉矿渣中的活性成分主要是活性A 10:和活性SiFz.矿渣的活性用质虽系数K评定.按国家标准《用于水泥中的粒化高炉矿渣》(GB/T 203 -2008) . K是指矿渣的化学成分中CaO,M go,A 102的质量分数之和与Si02,M nO,TiO2的质虽分数之和的比值。
它反映了矿渣If，活性组分与低活性和非活性组分之间的比例.K值越大.则矿渣的活性越高。
火山灰质硅酸盐水泥
、石膏按一定比例一起入磨或分别粉磨再进行混合。这是 常见的工艺。
在实际生产中，通过调整水泥熟料、混合材料、石膏 的配比及合理控制出磨水泥的细度等，可以生产出不同标 号的火山灰水泥。
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8.3 火山灰质硅酸盐水泥
3、混合材料的掺量 混合材料掺量多少，直接影响所生产水泥的
相同。 火山灰水泥的技术要求中，氧化镁、水泥细度、凝结
时间、安定性、强度指标均同于矿渣水泥的技术要求，但 SO3在水泥中的含量不得超过3.5%。如果火山灰水泥中混 合材料总掺量＞30%，熟料中MgO含量为5.0%~6.0%时， 制成的水泥可不作压蒸试验。
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8.3 火山灰质硅酸盐水泥
8.3 火山灰质硅酸盐水泥
1、生产技术要求 火山灰质硅酸盐水泥简称火山灰水泥，代号P·P。它是
由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成 的水硬性胶硬材料。水泥中火山灰质混合材掺加量按质量百 分比计为20%~40%。
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8.3 火山灰质硅酸盐水泥
1、生产技术要求 火山灰水泥的材料要求、强度等级与矿渣硅酸盐水泥
性质、标号及水泥的成本等。火山灰水泥中混合 材料的掺加量按质量百分比计为20%~40%。
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8.3 火山灰质硅酸盐水泥
4、性能 1）泌水率低，保水性好； 2）水化热小，而耐腐蚀性好 ； 3）需水量大，干缩性大，抗冻性差； 4）早期强度低，但后期强度较高甚至可以赶上或超 过硅酸盐水泥。
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66、何为火山灰质混合材料,如何分类,有何要求
何为火山灰质混合材料，如何分类，有何要求
1．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材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰混合后，再加水拌和，则不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者，称为火山灰质混合材料。
2．分类
火山灰质混合材料按其成因分为天然的和人工的两类。
（1）天然的火山灰质混合材料
①火山灰：火山喷发的细粒碎屑的疏松沉积物；
②凝灰岩：由火山灰沉积形成的致密岩石；
③沸石岩：凝灰岩经环境介质作用而形成的一种以碱或碱土金属的含水铝硅酸盐矿物
为主的岩石；
④浮石：火山喷出的多孔的玻璃质岩石；
⑤硅藻土和硅藻石：由极细致的硅藻介壳聚集、沉积而成的岩石。
（２）人工的火山灰质混合材料
①煤矸石：煤层中炭质页岩经自燃或锻烧后的产物；
②烧页岩：页岩或油母页岩经锻烧或自燃后的产物；
③烧粘土：粘土经锻烧后的产物；
④煤渣：煤炭燃烧后的残渣；
⑤硅质渣：由矾土提取硫酸铝的残渣。
3．技术要求：
（1）烧失量：人工的火山灰质混合材料烧失量不得超过10%(m/m)。
（2）三氧化硫含量：不得超过3％（m／m）。
（3）火山灰性试验：必须合格。
（4）水泥胶砂28天抗压强度比：不得低于62%（m／m）。
（5）放射性物质：人工的火山灰质混合材料应符合GB 6763的规定，具体数值由水泥厂根据人工的火山灰质混合材料掺加量确定。
凝灰岩
凝灰岩展开编辑本段基本资料名称：凝灰岩(Tuff)新鲜的颜色：灰色、浅黄色凝灰岩风化后的颜色：黄褐色矿物颗粒大小：小于4mm主要矿物：石英、黏土说明：块状或层状，由火山较细粒的碎屑推积而成，有时薄层的凝灰岩常与沉积物相伴。
编辑本段特性凝灰岩为细粒之火山碎屑沉积物，由火山喷出之灰、砂胶结而成，岩石内之玻璃质碎屑为透明而略黄色或褐色，呈微小裂片或泡抹状小片；此外尚含有破碎的斑晶及固化的熔岩小块。
编辑本段产状有块状、层状，属火成碎屑岩类(Pyroclasic Rocks)，多产於火山之附近，但薄层常与沉积物相伴，故砂岩、页岩或石灰岩中亦可发现。
编辑本段基本概述凝灰岩（tuff）：是一种火山碎屑岩[1]，其组成的火山碎屑物质有50%以上的颗粒直径小于2毫米，成分主要是火山灰，外貌疏松多孔，粗糙，有层理，颜色多样，有黑色、紫色、红色、白色、淡绿色等，根据其含有的火山碎屑成分，可以分为：晶屑凝灰岩；玻屑凝灰岩；岩屑凝灰岩。
凝灰岩是常用的建筑材料，也可以作为制造水泥的原料和提取钾肥的原料。
火山凝灰岩简称。
一种压实固结的火山碎屑岩，在颜色和形态上有点像混凝土。
主要由粒径小于2毫米的晶屑、岩屑及玻屑组成。
碎屑物质小于50%,分选很差,填隙物是更细的火山微尘。
质软多孔隙。
按火山碎屑物的物态可以进一步细分为：玻屑凝灰岩、晶屑凝灰岩、岩屑凝灰岩及混合型凝灰岩。
玻屑凝灰岩一般在时代较新的尚未受强烈变动的地层中容易保存下来,其蚀变作用多从脱玻化开始,常见的产物是膨润土及漂白土。
可作建筑材料与水泥原料[2]。
凝灰岩是火山喷出地表，颗粒比较细（可以随风漂移，可距离火山口较远）下落地表的火山灰，堆积固结成岩的产物，主要以中酸性为主，大部分出露于晚侏罗系。
在福建“南园”地区出露最完整，所以命名为南园组。
火山凝灰岩在江西，上饶鹅湖岭附近出露最完整，故命名为鹅湖岭组。
主要为一套凝灰岩，凝灰质砂岩、粉砂岩互层夹安山岩、粗面岩的火山岩系地层。
火山灰可用于混凝土吗
火山灰可用于混凝土吗
混凝土简称为砼，是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。
通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料;与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
火山灰是可以用于混凝土的。
火山灰可以用于制作硅酸泥，还可以称为火山灰水泥。
由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料，如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石、硅藻土、粉煤灰、烧粘土、烧页岩、煤矸石等，加入适量石膏，磨细而成。
中国标准规定：水泥中火山灰质混合材料掺加量按重量计为20~50%;允许掺加不超过混合材料总掺量1/3的粒化高炉矿渣，代替部分火山灰质混合材料，代替后水泥中的火山灰质混合材料不得少于20%。
火山灰水泥分为275、325、425、525和625五个标号。
火山灰水泥与普通水泥相比，其比重小，水化热低，耐蚀性好，需水性和干缩性较大，抗冻性较差，早期强度低，但后期强度发展较快，环境
条件对火山灰水泥的水化和强度发展影响显著，潮湿环境有利于水泥强度发展。
故火山灰水泥一般适用于地下、水中及潮湿环境的混凝土工程，不宜用于干燥环境、受冻融循环和干湿交替以及需要早期强度高的工程。
今天。
火山灰质混合材料
用于水泥中的火山灰质混合材料1 主题内容与使用范围本标准规定了火山灰质混合材料的定义、分类、技术要求、试验方法和检验规则等。
本标准适用于水泥生产中作混合材料使用的火山灰质混合材料，也适用于作混凝土掺合料应用的火山灰质混合材料。
2 引用标准GB 176 水泥化学分析方法GB 177 水泥胶砂强度检验方法GB 2419 水泥胶砂流动度测定方法GB 12957 用于水泥混合材料的工业废渣活性试验方法3 定义火山灰质混合材料凡天然的和人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰混合物后，再加水拌和，则不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者，成为火山灰质混合材料。
4 分类火山灰质混合材料按其成因分为天然的和人工的两类。
4.1 天然的灰质混合材料a. 火山灰：火山喷发的细粒碎屑的疏松沉淀物；b. 凝灰岩：由火山灰沉积形成的致密岩石；c. 沸石岩：凝灰岩经环境介质作用而形成的一种以碱或碱土金属的含水铝硅酸盐矿物为主的岩石；d. 浮石：火山喷出的多孔的玻璃质岩石；e. 硅藻土和硅藻石；由极细致的硅藻介壳聚集、沉淀而成的岩石。
4.2 人工的火山灰质混合材料a. 煤矸石：煤层中炭质页岩经自然或煅烧后的产物；b. 烧页岩：页岩或油母页岩经煅烧或自然后的产物；c. 烧粘土：粘土经煅烧后的产物；d. 煤渣：煤炭燃烧后的残渣；e. 硅质渣：由矾土提取硫酸铝的残渣。
注：本章所列品种之外的火山灰质混合材料，要用于水泥生产时，须经检验证明符合本标准第5章技术要求的规定，并报请省级以上行业管理部门审批后方可使用。
5 技术要求5.1 烧失量：人工的火山灰质混合材料烧失量不得超过10%（m/m）。
5.2 三氧化硫含量：不得超过3%（m/m）。
5.3 火山质试验：必须合格。
5.4 水泥胶砂28天抗压强度比：不得低于62%（m/m）。
5.5 放射性物质：人工的火山灰质混合材料应符合GB 6763 的规定，具体数值由水泥厂根据人工的火山灰质混合材料掺加量确定。
完整版粉煤灰
3. 理化特性
84.4%
粉煤灰的pH值
随风化进行, 粉煤 灰的pH 值显现出 减少的趋势。
酸性A： pH 值< 4. 5； 弱酸性WA： 4. 5~ 6. 5 中性N：6. 6~ 7. 5 弱碱性WB ：7. 6~ 9. 5；碱性B ：> 9. 5
• 堆积密度：0.5~1.0g/cm3 • 比表面积：0.25~0.5m2/g • 孔隙率：60~75% • 粒径：1~100um
4. 物相
• 粉煤灰是晶体矿物和非晶体矿物的混合物。 • 一般矿物含有石英、莫来石、磁铁矿、方镁石、
生石灰及无水石膏等。 • 非晶体矿物包括玻璃体、无定型碳和次生褐铁
矿等,其中玻璃体含量一般在50 %左右。
5. 形态
粉煤灰中主要有5 类特征颗粒:
× 不规则玻璃质颗粒； × 未燃尽炭粒； ✓ 复珠； ✓ 富铁微珠； ✓ 富硅铝玻璃微珠。
粉煤灰的火山灰活性与 硅铝玻璃体的含量有关, 能够参与化学反应的硅 铝酸盐玻璃体数量越多, 粉煤灰的活性就越好。
6. 粉煤灰的活性
• 粉煤灰的活性一般包括物理活性和化学 活性。
• 物理活性包括：减水效应、微集料效应 和密实效应。
• 减水效应：由球形颗粒产生。球形玻璃微珠的 “滚珠”作用使掺粉煤灰体系的流动性提高, 降 低了需水量。
• 从燃煤火力发电厂的烟道中用吸尘器收集的粉 尘。
• 煤炭在燃烧过程中产生的细微灰尘。由有机物 和无机物组成。
• 《GB/T1596-2005》：电厂煤粉炉烟道气中 收集的粉末称为粉煤灰。
2 特性
• 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。
火山灰水泥标准
火山灰水泥标准一、火山灰水泥的定义和原理火山灰水泥，是一种特殊的水泥，主要由火山灰质混合材料制成。
其工作原理主要依赖于火山灰与水反应后生成氢氧化钙，再与硅酸盐水泥中的硅酸三钙和铝酸三钙发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等水硬性矿物。
二、火山灰水泥的种类和特点火山灰水泥主要有以下几种类型：1.矿渣硅酸盐水泥：以粒化高炉矿渣为主要原料，与硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水泥。
2.火山灰质硅酸盐水泥：以火山灰质混合材料为主要原料，与硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水泥。
3.粉煤灰硅酸盐水泥：以粉煤灰为主要原料，与硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水泥。
火山灰水泥的特点主要包括：水化热低、抗渗性能好、抗冻性好、耐腐蚀性好等。
此外，由于其原料中含有大量的活性二氧化硅、活性三氧化二铝等，使其具有较高的后期强度。
三、火山灰水泥的生产工艺与流程火山灰水泥的生产工艺主要包括以下步骤：1.配料与混合：将火山灰质混合材料、硅酸盐水泥熟料以及适量的石膏进行混合。
2.粉磨：将混合好的原料进行粉磨，使原料达到一定的细度。
3.均化与储存：对粉磨后的水泥进行均化处理，以确保质量稳定，然后储存待用。
4.包装与出厂：将合格的水泥进行包装，并出具出厂检验报告。
四、水泥标准与质量检测方法火山灰水泥的质量检测主要包括以下方法：1.对比样品的制备：选取一定量的样品，与已知成分的标准样品进行对比。
2.化学分析：对样品的化学成分进行分析，以确定其成分含量。
3.物理性能检测：检测样品的密度、细度、用水量等物理性能指标。
4.强度检测：根据标准要求，对样品进行不同龄期的抗压强度、抗折强度等强度检测。
5.其他性能检测：如抗渗性能、抗冻性能等其他特殊性能的检测。
五、应用领域及案例分析火山灰水泥由于其特殊的性能，主要应用于以下几个方面：1.大体积混凝土：由于其水化热低，适合用于大体积混凝土结构。
2.抗渗要求高的工程：由于其抗渗性能好，适合用于地下室、水池等工程。
土木工程材料习题解答
第1章 土木工程材料的基本性质1. 何谓材料的密度、表观密度、堆积密度？如何测定？材料含水后对三者有什么影响？答：密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量；表观密度表示材料在自然状态下单位体积的质量；堆积密度是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。
材料含水后的影响为：对密度没有影响，因测定密度时材料必须是绝对干燥的；内部封闭孔隙不会吸水，含水对密度没有影响。
因开口孔隙吸水，使表观密度增大。
含水对堆积密度的影响则复杂，因含水后材料堆积状态下的质量和体积都会发生变化，一般来说是使堆积密度增大。
2. 材料的孔隙率和孔隙特征对材料的哪些性能有影响？有何影响？答：材料的孔隙率和孔隙特征会影响材料的强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性及吸声性等特性。
一般来说，孔隙率增大，材料的强度降低、容积密度降低、绝热性能提高、抗渗性降低、抗冻性降低、耐腐蚀性降低、耐久性降低、吸水性提高。
材料内部的孔隙各式各样，十分复杂，孔隙特征主要有大小、形状、分布、连通与否等。
孔隙特征对材料的物理、力学性质均有显著影响。
若是开口孔隙和连通孔隙增加，会使材料的吸水性、吸湿性和吸声性显著增强，而使材料的抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性等耐久性能显著下降。
若是封闭的细小气孔增加，则对材料的吸水、吸湿、吸声无明显的影响；但对绝热、抗渗性、抗冻性等性能则有影响。
在一定的范围内，增加细小封闭气孔，特别是球形气孔，会使材料的绝热性能和抗渗性、抗冻性等耐久性提高。
在孔隙率一定的情况下，含大孔、开口孔隙及连通孔隙多的材料，其绝热性较含细小、封闭气孔的材料稍差。
3. 有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900 g ，其绝干质量为2550g 。
砖的尺寸为240mm ×115mm ×53mm ，经干燥并磨成细粉后取50 g ，用排水法测得绝对密实体积为18.62cm 3。
试计算该砖的吸水率，密度，孔隙率。
答：质量吸水率：%7.13%100255025502900=⨯-=m W 表观密度 30/74.13.55.110.242550cm g =⨯⨯=ρ 则体积吸水率： Wm ＝13.7％×1.74＝23.8% 密度：3/69.262.1850cm g v m ===ρ 孔隙率：%32.35%10069.274.11%10010=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ρρP4. 何谓材料的强度？影响材料强度的因素有哪些？答：材料的强度是指材料在外力作用下不破坏时能承受的最大应力。
火山灰水泥简介
火山灰水泥第一节火山灰质混合材料凡是天然的或人工的含有以活性氧化硅、活性氧化铝为主的矿物质材料,经磨成细粉后与石灰加水混合,不但能在空气中硬化、而且能在水中继续硬化者,都称为火山灰质混合材料。
火山灰具有玻璃相和微晶相的两重性质。
最初的火山灰是指火山爆发喷出地面的岩浆,因地面温度低、压力小而聚冷生成的玻璃质物质,如火山灰烬、凝灰岩、浮石等。
后来人们发现在石灰中掺入火山爆发时喷出的“火山灰”后,不但能在空气中硬化,而且也能在水中硬化,获得与一般水泥相似的水硬性质。
这说明火山灰质混合材料是一种活性混合材,它可以作为硅酸盐水泥的混合材料，制成火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥）和粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥）。
一、混合材的化学成分及种类真正的火山灰基本上是由少量晶质矿物嵌入大量玻璃质中所形成的，玻璃质或多或少的因风化而变质，其多孔性有似凝胶，具有大量的内比表面积，其中除含可溶性SiO2外，还含相当数量的可溶性的Al2O3。
火山灰化学成分的波动范围：45～60％SiO2；15～30%Al2O3＋Fe2O3；15％左右CaO+MgO+R2O（杂质）；10％左右烧失量。
火山灰质混合材料的活性来源是其中的活性SiO2和活性Al2O3对石灰的吸收。
所以，按其活性的大小，可分为三类：1）.含水硅酸质混合材料：以无定形的SiO2为主要活性成分，含有结合水，形成SiO2·nH2O的非晶体质矿物。
与石灰的反应能力强，活性好。
但拌和成浆时的需水量大，影响硬化体性能，且干缩较大。
2）.铝硅玻璃质混合材料：除以SiO2为主要成分外，还会有一定数量的Al2O3和少量的碱性氧化物（Na2O＋K2O）,它是由高温熔体经过不同程序的急速冷却而成。
其活性决定于化学成分及冷却速度，并与玻璃体含量有直接关系。
3）.烧粘土质混合材料：活性组分主要为脱水粘土矿物，如脱水高岭土（Al2O3·2SiO2）其化学成分以SiO2和Al2O3为主，其Al2O3含量与活性大小有关。
粉煤灰硅酸盐水泥
粉煤灰水泥，全称粉煤灰硅酸盐水泥。
凡由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰（粉煤灰的掺量为20～40％）、适量石膏共同磨细而制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰水泥。
按现行国家标准，粉煤灰水泥的强度等级有：、；、；、。
粉煤灰是发电厂燃烧煤粉时得到的一种灰渣，也称飞灰属于火山灰质混合材。
由于目前世界上的粉煤灰产量很大，约达到数十亿吨，而利用率还不够高，所以它是一种令人日益关心的工业副产品。
特别是当电厂可使用的油、气燃料日益减少时，粉煤灰的产量还会增加。
我国大多数粉煤灰的化学成分如下：40～60%SiO2;～%MgO；15～40%Al2O3；< 2%SO3；3～10%Fe2O3; >60%SiO2+Al2O3; 25%CaO;1～20％烧失量；1～6％未燃物（属于有害部分）。
粉煤灰中含玻璃相约50～80％，也有少量的晶体矿物及未燃尽的碳粒。
玻璃体是粉煤灰具有活性的主要组成部分，可以认为，在其它条件相同时，玻璃体含量越多，活性越高。
即，粉煤灰的活性决定于活性Al2O3 、SiO2的含量。
但CaO对粉煤灰的活性极为有利。
所以说粉煤灰是高度玻璃化并含少量晶质组分的硅铝质产品。
一、粉煤灰水泥的水化硬化粉煤灰水泥的水化和硬化过程，与火山灰水泥的水化硬化过程极为相似，主要是熟料的水化反应，以及粉煤灰与Ca(OH)2之间相互交错的两级反应。
即，硅酸盐水泥熟料水化生成的C-S-H和Ca(OH)2，被吸附在粉煤灰颗粒的表面，由于粉煤灰中高度分散的活性氧化物吸收Ca(OH)2，进而相互反应而形成以水化硅酸钙为主体的水化产物，水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙凝胶，这就是所谓的Ca(OH)2和粉煤灰进行的二次反应（也可称为火山灰反应）。
在粉煤灰颗粒表面上产生的大量的水化物结晶体，它们相互交叉连接，形成了很高的粘结强度，以致在劈裂时，即使粉煤灰颗粒被劈开，但粘结区还能保持完好，因而能达到相当高的力学强度。
此外，在粉煤灰水泥中除了火山灰反应以外，还有同其它矿物细粉一样的作用，那就是也可以进入水泥颗粒构成的絮凝结构中，使水化物析出的有效空间增大，从而加速了水泥的水化，这也叫做“微分效应”。
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项目一通用硅酸盐水泥组分设计
任务4 水泥混合材料的选择
火山灰质混合材料的组成
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任务4 水泥混合材料的选择
火山灰质混合材料的化学成分以SiO2、Al2O3为主，其含量占 70%左右，而CaO含量较低，其矿物组成随其成因变化较大。 下表列出我国部分火山灰质混合材料的化学成分。
2.0 54. 072 .91 1.9 91. 742 .12 2.9 80. 23
3.7 90. 480 .63 0.2 40. 340 .10 0.6 90. 18
97.3 399. 9299 .051 00.1 299. 9699 .989 9.88 100. 13
8.8 31. 503 .30 0.9 05. 580 .70 4.7 11. 01
8.8 00. 401 .28 1.0 22. 971 .00 1.1 60. 43
0.4 90. 530 .06 1.0 72. 601 .92 2.3 01. 26
1.9 00. 370 .47 0.8 01. 270 .70 0.5 7－
下表列出我国部分火山灰质混合材料的化学成 分。
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任务4 水泥混合材料的选择
表 材料名 称 牡丹江 火山灰 杭州凝 灰岩海 林沸石 嵊县硅 藻土唐 山煤矸 石柳州 页岩渣 湖州沸 腾炉渣 淄博硅 质渣 烧失 Al2O SiO2 量 3 43. 777 4.2 265 .53 65. 265 5.9 657 .00 52. 216 5.6 3 我国部分火山灰质混合材料的化学成分 Fe2O
3
CaO MgO
SO3
TiO
2
K2O
NaO
总计
0.81 1.80 8.15 9.68 － 5.20 3.68 6.98
14.4 214. 1214 .501 5.82 22.2 622. 2020 .752 2.60
12. 472 .44 2.2 33. 347 .24 9.0 410 .83 1.8 1