混凝土矿物掺合料ppt
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第一节骨料、矿物掺合料
▪ 1、非活性掺合料
磨细石灰石、磨细石英粉等。
▪ 2、活性矿物掺合料 ▪ 火山灰、硅灰、粉煤灰、矿渣、烧页岩、烧煤矸石、
沸石粉等。
常见矿物掺合料
（一）、粒化高炉矿渣
▪ 1、矿渣来源：高炉炼铁“浮渣” ▪ 铁矿石中的非金属矿（SiO2，Al2O3），助熔剂（石灰石、
白云石等），燃料灰分（ SiO2，Al2O3 ）。
0 10~0 25~5 50~10 70~41 92~70 100~90
0 10~0 15~0 25~0 40~16 85~55 100~90
筛分曲线图
砂级配的选择
➢配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。 ➢当 采 用 Ⅰ 区 砂 时 ， 应 适 当 提 高 砂 率 ， 并 保 证 足 够
的水泥用量，以满足混凝土的和易性；
称取干燥状态下的砂子500g，进行筛分试验，已知 4.75㎜、2.36㎜、1.18㎜、0.06㎜、0.03㎜、 0.015㎜、筛底各筛上的分计筛余重量为39g、 77g、70g、78g、95g、106g、34g，求其细度模 数。
按细度模数将砂分类
普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7－0.7，理 想的细度模数为2.75，其中：
一、细骨料的定义
➢粒径在0.16—5mm之间的岩石颗粒称为细骨
料，又叫砂（sand)。
二、细骨料的分类
➢天然砂； ➢人工砂： 0.16—5mm破碎岩石。 ➢工业灰渣砂：炉渣、矿渣，有利于资源利用，
但质量不稳定。
三、 砂的性质及技术要求
1、砂的表观密度及堆密度
❖砂的表观密度：
一般在2.6~2.7 g/cm3 。表观密度越大，吸水 率越小。
❖2、化学成分
CaO、MgO、 SiO2、Al2O3 ，与硅酸盐熟料相比，其CaO低， MgO、 SiO2、Al2O3高。 CaO ＋SiO2＋Al2O3 >90%。
磨细石灰石、磨细石英粉等。
▪ 2、活性矿物掺合料 ▪ 火山灰、硅灰、粉煤灰、矿渣、烧页岩、烧煤矸石、
沸石粉等。
常见矿物掺合料
（一）、粒化高炉矿渣
▪ 1、矿渣来源：高炉炼铁“浮渣” ▪ 铁矿石中的非金属矿（SiO2，Al2O3），助熔剂（石灰石、
白云石等），燃料灰分（ SiO2，Al2O3 ）。
0 10~0 25~5 50~10 70~41 92~70 100~90
0 10~0 15~0 25~0 40~16 85~55 100~90
筛分曲线图
砂级配的选择
➢配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。 ➢当 采 用 Ⅰ 区 砂 时 ， 应 适 当 提 高 砂 率 ， 并 保 证 足 够
的水泥用量，以满足混凝土的和易性；
称取干燥状态下的砂子500g，进行筛分试验，已知 4.75㎜、2.36㎜、1.18㎜、0.06㎜、0.03㎜、 0.015㎜、筛底各筛上的分计筛余重量为39g、 77g、70g、78g、95g、106g、34g，求其细度模 数。
按细度模数将砂分类
普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7－0.7，理 想的细度模数为2.75，其中：
一、细骨料的定义
➢粒径在0.16—5mm之间的岩石颗粒称为细骨
料，又叫砂（sand)。
二、细骨料的分类
➢天然砂； ➢人工砂： 0.16—5mm破碎岩石。 ➢工业灰渣砂：炉渣、矿渣，有利于资源利用，
但质量不稳定。
三、 砂的性质及技术要求
1、砂的表观密度及堆密度
❖砂的表观密度：
一般在2.6~2.7 g/cm3 。表观密度越大，吸水 率越小。
❖2、化学成分
CaO、MgO、 SiO2、Al2O3 ，与硅酸盐熟料相比，其CaO低， MgO、 SiO2、Al2O3高。 CaO ＋SiO2＋Al2O3 >90%。
矿物掺合料应用技术规范
市场前景与投资机会
市场需求持续增长
随着基础设施建设和房地产市场的不断发展，矿物掺合料市场需求持续增长，为行业发 展提供了广阔的市场空间。
投资机会显现
矿物掺合料行业具有较高的投资价值，投资者可以通过投资研发、生产、销售等环节， 分享行业发展的成果。
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矿物掺合料应用技术规范
目 录
• 矿物掺合料概述 • 矿物掺合料的技术要求 • 矿物掺合料的生产工艺 • 矿物掺合料在混凝土中的应用 • 矿物掺合料在绿色建筑中的应用 • 矿物掺合料的发展趋势与展望
01
矿物掺合料概述
定义与分类
定义
矿物掺合料是指在混凝土中掺入 ，用以改善混凝土性能的天然或 人工矿物质材料。
碱含量
矿物掺合料的碱含量应符 合相关标准，以避免混凝 土产生碱-骨料反应，从而 影响混凝土的耐久性。
氯离子含量
矿物掺合料的氯离子含量 应严格控制，以避免混凝 土中的钢筋腐蚀。
环保性能要求
放射性
矿物掺合料应符合国家环 保标准对放射性的要求， 以保证混凝土的环保性能 。
有害物质含量
矿物掺合料的有害物质含 量应符合相关标准，以避 免对环境和人体造成危害 。
细度
矿物掺合料的细度应适中，过细的矿物掺合料可能会降低混凝土的 工作性能，而过粗的矿物掺合料则会影响混凝土的密实度和耐久性 。
含水率
矿物掺合料的含水率应控制在一定范围内，以确保混凝土的坍落度和 硬化后的性能。
化学性能要求
01
02
03
活性指数
矿物掺合料的活性指数应 符合相关标准，以保证混 凝土的抗压强度和耐久性 。
再生资源利用
矿物掺合料应优先采用再 生资源，以减少对自然资 源的消耗和环境污染。
混凝土组成材料之矿物掺合料
混凝土组成材料之矿物掺合料矿物掺合料，指以氧化硅、氧化铝为主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土性能，且掺量不小于5%的具有火山灰活性的粉体材料。
矿物掺合料是混凝土的主要组成材料，它起着根本改变传统混凝土性能的作用。
在高性能混凝土中加入较大量的磨细矿物掺合料，可以起到降低温升，改善工作性，增进后期强度，改善混凝土内部结构，提高耐久性，节约资源等作用。
其中某些矿物细掺合料还能起到抑制碱-骨料反应的作用。
可以将这种磨细矿物掺合料作为胶凝材料的一部分。
高性能混凝土中的水胶比是指水与水泥加矿物细掺合料之比。
矿物掺合料不同于传统的水泥混合材，虽然两者同为粉煤灰、矿渣等工业废渣及沸石粉、石灰粉等天然矿粉，但两者的细度有所不同，由于组成高性能混凝土的矿物细掺合料细度更细，颗粒级配更合理，具有更高的表面活性能，能充分发挥细掺合料的粉体效应，其掺量也远远高过水泥混合材。
不同的矿物掺合料对改善混凝土的物理、力学性能与耐久性具有不同的效果，应根据混凝土的设计要求与结构的工作环境加以选择。
使用矿物细掺合料与使用高效减水剂同样重要，必须认真试验选择。
粉煤灰1．品质指标粉煤灰按其品质分为I、II、III三个等级。
其品质指标应满足表10-10的规定。
这些指标适用于一般工业与民用建筑结构和构筑物中掺粉煤灰的混凝土和砂浆。
粉煤灰品质指标和分类表10-102．粉煤灰验收粉煤灰的供货方应按规定对粉煤灰进行批量检验，并签发出厂合格证，其内容包括：（1）厂名和批号；（2）合格证编号及日期；（3）粉煤灰的级别及数量；（4）检验结果（按表10-10的要求）。
检验批以一昼夜连续供应200t相同等级的粉煤灰为一批，不足200t者按一批计。
粉煤灰供应的数量按干灰（含水率＜1％）的重量计算，必要时，使用者可对粉煤灰的品质进行随机抽样检验。
取样的方法有以下两种：（1）散装灰取样：从不同的部位取10份试样，每份不小于1kg，混合拌匀，按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样（称为平均试样）。
矿物掺合料课件
粉煤灰的四种行为与作用
需水行为与 减水作用
优质粉煤灰和 劣质粉煤灰有差别
充填行为与 致密作用
活性行为与 胶凝作用
火山灰反应
稳定行为与 益化作用
密度差 粒径差 减水作用
化学稳定行为 物理稳定行为
《矿物掺合料》PPT课件
粉煤灰对混凝土性能的影响
工作性 流动性增加，用水量减少，泌水性改善，可泵性提 高，凝结时间延长
合格
高炉矿渣微粉
对混凝土性能的影响 ➢细磨矿粉的行为与作用与粉煤灰类似 ➢对混凝土性能影响 ①新拌混凝土性能
与矿渣细度、置换率有关， 主要影响泌水量和泌水率、绝热温升 ②硬化混凝土性能
《矿物掺合料》PPT课件
硅灰
定义
❖ 硅铁合金厂和硅单质厂在冶炼时通过收尘装置收集的随气体从烟道排 出的极细粉末。
矿物组成 玻璃体： 70%~85%以硅、铝氧化物
炭粒：少量
对粉煤灰性质的影响：活
性 低钙粉煤灰——玻璃体成分、结构、性质，正常温度是惰性，玻
璃体含量越高，活性越高
高钙粉煤灰——富钙玻璃体，活性较高，有一定自硬性，结晶
矿物的作用
《矿物掺合料》PPT课件
粉煤灰的颗粒组成
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
火山灰活性的评定方法
化学试验方法——化学反应性（活性） 力学试验方法——强度（粉煤灰化学活性与物理性 能两方面的贡献）
矿物掺合料
（10）抗化学侵蚀性（Chemical Resistance）
矿物掺合料通过降低混凝土的渗透性使混凝 土抗化学侵蚀性能增加。虽然许多矿物掺合料可 提高抗化学侵蚀性，但并不能使混凝土完全免受 化学侵蚀。
五、矿物掺合料的检测 •维卡法 •强度法 •酸碱溶出度法 •结构分析 •化学分析 •相关标准
维卡法
矿渣粉的比表面积及活性指数
选择性粉磨
如果将水泥熟料与矿渣在同一台磨机中 混合粉磨，由于矿渣的易磨性比水泥熟料差 （约差30％），必然产生选择性粉磨，使成 品中两组分的颗粒分布不同)。 据资料显示 矿渣水泥中熟料组分比表面积不必超过350～ 400m2/kg；矿渣比表面积应达500m2/kg左右)。 显然如果混合粉磨，要达到矿渣的适宜比表 面积，熟料就会过粉磨而浪费电能；只达到 熟料比表面积，则矿渣太粗而不能充分发挥 其潜在水硬性，使矿渣水泥的强度偏低，所 以只能分别粉磨。
CaO：0.5～1 SiO2：90～92 Al2O3：0.4～1 Fe2O3：0.3～2
细度和比表面积约 为水泥的80～100倍，粉 煤灰的50～70倍。
火山灰（Natural pozzolans）
CaO：0.5～1 SiO2：40～60 Al2O3 +Fe2O3 ：
15～30 CaO+MgO+R2O：15 烧失量：10％左右
渣
泥
（4）干缩和徐变（Drying Shrinkage and Creep）
即混凝土的干燥收 缩。就是混凝土在 养护时由于养护不 好，造成的其表面 缺水而引起收缩， 给混凝土工程的带
来了开裂的隐患。
混凝土徐变是指混凝 土在应力作用下,其应 变随时间而持续增长的
特性。
当掺量较少时，矿物掺合料对干缩和徐 变影响很小，通常没有实际影响。（粉煤灰 -用水量不增加-减少干缩）
混凝土的矿物掺合料
混凝土的矿物掺合料
1.矿物掺合料的特性
混凝土的组成材料包括硅酸盐水泥、矿物掺合料、骨料(砂、石〉、化学外加剂和拌合水.
其中,矿物掺合料是指在混凝土制备过程中掺入的,与硅酸盐水泥共同组成胶凝材料,以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成分,是具有规定细度和凝结性能、能改善混凝土拌合物工作性能和混凝土强度的活性粉体材料,如
(1)改善混凝土的工作性:流动性、黏聚性、坍落度损失(粉煤灰、硅灰、矿渣粉
(2)改善混凝土的稳定性:水化热、收缩变形、抗裂性能(粉煤灰、矿渣粉
(3)改善混凝土的耐久性:抗渗性、抗冻性、抗氯离子渗透〔硅粉、矿渣粉
(4)改善混凝土的抗蚀性:化学侵蚀、八八只等(粉煤灰、矿渣粉、硅灰氕
2.常见的矿物掺合料
常见矿物掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、磷渣粉、硅灰、沸石粉等.
⑴粉煤灰:从煤粉炉烟道气体中收集的粉末,分为1 类
和0 类.
F类:由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰.
C类:由褐煤或次烟煤煅烧收集的高钙粉煤灰,其氧化钙含量一般大于10^ .
(2)矿渣粉:从炼铁高炉中排出的,以硅酸盐和铝硅酸盐为主要成分的熔融物,经淬冷成粒后粉磨所得的粉体材料.
(3)粉煤灰和矿渣粉的主要性能指标为"细度"和"活性
指数",应分别按《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-
2005和《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB18046- 2008的规定进行检测.。
混凝土的掺合料
9.8037 AFt
10
4.9117 CH
20 30
2.6292 CH
40
1.9271 CH
50 60
1.7965 CH 1.6870 CH 1.5583 CH
粉煤灰75%与Ca（OH）225%反应各龄期XRD图（自上而下龄期顺序为28d、90d）
2.6277 ◆
4.9117 ◆
3.3534 ◇
• 活性掺合料的品质指标要求 矿渣粉
中国国家标准GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土 中的粒化高炉矿渣粉》规定如下表
活性指数（%） 级别 密度 （g/cm3） 比表面积 （m2/kg） 流动度比 （%） 含水率 （%） SO3 （%） 烧失量 （%） 7d 28d
S75
≥2.80
≥350
153.5 79.9
148.2 77.1
170.5 88.8
150.4 64.0
167.1 71.1
192.3 81.8
168.1 71.5
193.6 82.4
180.2 76.7
207.0 88.1
7d
173.6 66.6
184.5 70.8
217.0 83.2
191.0 73.3
215.3 82.6
三、掺合料的作用
• 掺合料的掺入促进水泥的早期水化 掺合料细小的颗粒成为水泥水化产物结晶的 晶胚，有利于水泥水化产物的结晶，因而促进水 泥的早期水化
抗压强度（MPa）
35
抗压强度（MPa）
38
33
36
31
34
29
32
27
30
25 200
300
400
混凝土外加剂课件
四 生产工艺简介
目前混凝土中使用的外加剂，主要是以高效减水剂为主体（母体） 与其它功能的外加剂或材料配制的复合型外加剂，单一性能的外加剂 很少在混凝土中直接使用，通过复配的多功能外加剂是市场的主体。 外加剂的生产有化工合成和物理复配两种工艺。 （一）合成工艺 高效减水剂主要通过化工生产线合成制成，合成工艺有：磺化反应、 缩合反应、共聚反应、中和反应等。 （二）复配工艺 各种外加剂或其它材料通过试验确定配方，在混合设备中混合均匀制 成需要性能的外加剂，混合过程中不发生化学反应，属物理复配。 （三）生产技术特点 1、对混凝土使用水泥的针对性（适应性） 2、不同组分的相容性 3、不同组分的叠加效应 4、定向配制的不通用性
4、引气剂作用机理
是在混凝土搅拌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。 （1）界面活化作用 引气剂的界面活化作用，即引气剂在水中被界面吸附，形 成憎水化吸附层，降低界面 能，使混凝土拌合过程中引入的气泡能够稳定存在。 （2）气泡作用 引气剂在混凝土中形成的气泡，属于溶胶性气泡，彼此 独立存在，其周围被水泥浆体、骨料等包裹而不易消失。
三 外加剂的作用机理简介
不同种类的外加剂在混凝土中有不同作用机理，主要对水泥水化产生不同作用。 以混凝土主要使用的减水剂类外加剂为主体的多数混凝土外加剂属于表面活性剂， 表面活性剂的基本作用机理是降低分散体系中两相间的界面自由能，提高分散体 系的稳定性。作为混凝土外加剂的表面活性剂，在混凝土拌合物中起到改变表面 张力、湿润渗透、分散、乳化、增容、起泡等基本作用。几类典型外加剂的作用 机理如下。 1、减水剂的作用机理 是保持混凝土坍落度基本不变，能减少拌合用水量的外加剂。 减水剂多为表面活性剂，其对水泥的作用主要是表面活性，本身不与水泥发生化 学反应。在混凝土中对水泥颗粒起到吸附分散、湿润、润滑作用，使新拌混凝土 减少用水量，从而改善混凝土中孔结构，大孔减少，小孔增多，平均孔径减少， 总孔隙率下降，有利于混凝土强度的提高并直接影响着混凝土的耐久性和抗化学 腐蚀能力。 2、缓凝剂的作用机理 是能延长混凝土凝结时间的外加剂。 关于缓凝剂的作用机理目前尚无定论。可能的情况是: 糖类缓凝剂：是C3S水化的强延缓剂，能抑制C-S-H凝胶及CH晶核的形成，使水化 延迟甚至完全停止。不过糖是一种不稳定的缓凝剂，对有的水泥是优良的缓凝剂， 对另一部分水泥则可能是促凝。 羟基羧酸类：与C3S等溶出的钙离子结合，生成螯合环，吸附于C3S钙离子表面， 控制C3S钙离子的溶出，减缓水化反应，使之缓凝。 磷酸盐类：可溶性磷酸盐与水泥粒子表面溶出的钙离子结合生成不溶于水的钙盐 覆盖于水泥粒子表面，生成不透水层，从而延缓了水泥的水化过程。
高性能混凝土培训PPT课件
使水泥水化热大、水化快、早期强度高、徐 变小、使混凝土延伸性低。易使混凝土温度收缩、 自收缩和干燥收缩使混凝土开裂。
（2）骨料特性对混凝土影响 Aggregate influence on durability of concrete
集料特性 光滑的表面 碱活性 高空隙率 低弹模 级配差 高含泥量 很低的热膨胀
现代高性能混凝土的应用实例
3 日本明石大桥
设计使用寿命120年，桥墩混凝 土采用免振自密实混凝土，桥面 及梁采用泵送高性能混凝土。要 求混凝土满 足如下要求：
Cl—扩散系数小于 1000库仑
W/B≤0.35，胶凝材 料用量500kg/m3，其中水 泥60％，其余为矿渣及 粉煤灰。
现代高性能混凝土的应用实例
钢筋混凝土结构
由于微裂缝和孔隙 连通起来，不透水性逐 渐丧失
环境作用（第一阶段） （无可见损伤） 1. 侵蚀作用
（冷热循环、干湿循环） 2. 荷载作用
（循环荷载、冲击荷载）
A：以下原因使孔隙内静水 压增大、混凝土膨胀：钢筋 锈蚀、碱-骨料反应、水结 冰、硫酸盐侵蚀 B：混凝土强度与刚度降低
开裂、剥落与整体性丧失
• 方法：掺入矿物质掺合料
C 改善混凝土中水泥石的孔结构 引入封闭孔。 在相同的孔隙率下，封闭孔的渗透系数最低。
方法：掺入优质引气剂。
优质原材料
3.2 影响混凝土性能的因素
（1）水泥特性对混凝土影响 Cement influence on durability of concrete
高含碱量、高比表面积、高C3S、高C3A、高 SO3
环境作用（第二阶段） （损伤的开始与扩展）
水的渗入 O2、CO2渗入 酸性离子（Cl- , SO4-)渗入
（2）骨料特性对混凝土影响 Aggregate influence on durability of concrete
集料特性 光滑的表面 碱活性 高空隙率 低弹模 级配差 高含泥量 很低的热膨胀
现代高性能混凝土的应用实例
3 日本明石大桥
设计使用寿命120年，桥墩混凝 土采用免振自密实混凝土，桥面 及梁采用泵送高性能混凝土。要 求混凝土满 足如下要求：
Cl—扩散系数小于 1000库仑
W/B≤0.35，胶凝材 料用量500kg/m3，其中水 泥60％，其余为矿渣及 粉煤灰。
现代高性能混凝土的应用实例
钢筋混凝土结构
由于微裂缝和孔隙 连通起来，不透水性逐 渐丧失
环境作用（第一阶段） （无可见损伤） 1. 侵蚀作用
（冷热循环、干湿循环） 2. 荷载作用
（循环荷载、冲击荷载）
A：以下原因使孔隙内静水 压增大、混凝土膨胀：钢筋 锈蚀、碱-骨料反应、水结 冰、硫酸盐侵蚀 B：混凝土强度与刚度降低
开裂、剥落与整体性丧失
• 方法：掺入矿物质掺合料
C 改善混凝土中水泥石的孔结构 引入封闭孔。 在相同的孔隙率下，封闭孔的渗透系数最低。
方法：掺入优质引气剂。
优质原材料
3.2 影响混凝土性能的因素
（1）水泥特性对混凝土影响 Cement influence on durability of concrete
高含碱量、高比表面积、高C3S、高C3A、高 SO3
环境作用（第二阶段） （损伤的开始与扩展）
水的渗入 O2、CO2渗入 酸性离子（Cl- , SO4-)渗入
第二节 混凝土拌合物的性能ppt课件
最新版整理ppt
10
第二节 混凝土拌合物的性能
4、降低离析泌水措施
（1）、采用需水量大的水泥； （2）、适当增大水泥用量； （3）、添加矿物掺合料； （4）、改善外加剂质量，如适当增加引气
和增粘组分含量。
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11
第二节 混凝土拌合物的性能
一、混凝土和易性的测定方法
通常是测试混凝土拌合物的流动性， 作为和易性的一个评价指标，辅以直观经 验观察粘聚性和保水性，据此来综合判断 混凝土拌合物和易性优劣。常用方法有坍 落度筒法和维勃稠度法。
➢ 离析：混凝土拌合物在运动过程中（压力作 用下在泵管中流动，自重或机械振捣作用下在 模板中流动），粗骨料、细骨料及水泥浆运动 速度不相同，从而导致它们相互分离的现象。
➢ 泌水：混凝土拌合物中的拌合水，在毛细管 力作用下，沿混凝土中的毛细管通道，向上泌 至拌合物表面，导致拌合物表层部分水灰比大 幅度增大或出现一层清水的现象。
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12
第二节 混凝土拌合物的性能
1、坍落度法
将拌好的混凝土分层装入标准坍落度筒，每层插捣一定 次数，最后刮平。垂直提起坍落度筒，待变形稳定后， 测定拌合物坍下高度，即坍落度值，用此表示拌合物流 动性大小。用捣棒轻敲拌合物，若拌合物缓缓坍落，则 粘聚性好；若崩坍，则不好。观察拌合物周边是否有大 量的清水流出，若有，则保水性不好；若没有，则保水 性好。
混凝土的组成材料 混凝土的配合比设计
混凝土性能测试
水泥、砂、石、掺合 料、外加剂等等
根据工程特点和设计 要求，选择原材料并
计算确定配合比
混 凝 土 拌 合 物
硬 化 混 凝 土
混凝土强度
混凝土强度混凝土变形
混凝土耐久性
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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。
• 提高混凝土的抗渗性与抗Cl-1的侵蚀能力。
4、界面效应
• 掺和料与水泥熟料水化产生的 Ca(OH)2发生火山灰反应，减少了混 凝土中Ca(OH)2的含量，从而改善界 面过渡区的结构，使浆体—界面的粘 接力增强。
• 一定程度上改善混凝土的力学性能与 耐久性。
薄弱的过渡区
骨料 周围 的过 渡区
水泥石 骨料
混凝土矿物பைடு நூலகம்合料
侯云芬
明天的混凝土将含有较少的熟料，因此 水泥业将成为水硬性胶凝材料业，一种向市 场提供与水拌和时能硬化的微细粉末的工业。 这种使矿物组分，而不是细磨熟料用量增大 的做法，将有助于水泥业向更加符合各国政 府提出的可持续发展的目标迈进。今天的水 泥业沿着这个方向努力已经是非常必要了。
3、矿物细粉掺合料的掺加它们填充集料和水泥颗 粒的孔隙，使混凝土结构和界面更为致密，阻 断了可能形成的渗透通路，使混凝土抗渗性大 为提高。
4、在低水胶比情况下，掺加矿物细粉掺合料， 混凝土中的可冻水很缺乏，抗冻性大幅度提高， 当然高抗冻性与与低水胶比直接相关，但也与 掺加矿物细粉掺合料密不可分，例如，水科院 李金玉等人研究同为0.26的水胶比，不掺加矿 物细粉掺合料的C60混凝土其抗冻融循环只达 到F250，而掺加矿物细粉掺合料的混凝土抗冻 融循环可达F1000以上。
7、不同矿物细掺料复合使用的“超叠效应”。 不同矿物细掺料在混凝土中的作用有各自的 特点，例如矿渣火山灰活性较高，有利于提 高混凝土强度，但自干燥收缩大；掺优质粉 煤灰的混凝土需水量小，且自干燥收缩和干 燥收缩都很小，在低水胶比下可保证较好的 抗碳化性能。
四、矿物细粉掺和料的耐久性改善效应
由于和游离石灰及高碱性水化硅酸钙产 生二次水化，生成强度更高、稳定性更优、 数量更多的低碱性水化硅酸钙，改善了水化 胶凝物质的组成，并减少或消除了游离石灰， 对提高混凝土耐久性作用极大。
1、抗硫酸盐侵蚀性能显著提高，因为在水 泥石中缺乏或不存在游离石灰时形成具有膨 胀作用的钙矾石反应不能进行；
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。
• GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加 剂》明确规定：用于改善混凝土耐久性能而加入的、 磨细的各种矿物掺合料，又称矿物外加剂，其主要 特征是磨细矿物材料，细度比水泥颗粒小，主要用 于改善混凝土的耐久性和工作性能。
• 是混凝土的第六组分。常用的矿物掺合料有：粉煤 灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉。
3、改善新拌混凝土的工作性。混凝土提高流 动性后，很容易使混凝土产生离析和泌水， 掺入矿物细掺料后，混凝土具有很好的粘 聚性。像粉煤灰等需水量小的掺合料还可 以降低混凝土的水胶比，提高混凝土的耐 久性。
4、降低混凝土温升。水泥水化产生热量，而混凝土 又是热的不良导体，在大体积混凝土施工中，混凝 土内部温度可达到50~70℃，比外部温度高，产生 温度应力，混凝土内部体积膨胀，而外部混凝土随 着气温降低而收缩。内部膨胀和外部收缩使得混凝 土中产生很大的拉应力，导致混凝土产生裂缝。掺 合料的加入，减少了水泥的用量，就进一步降低了 水泥的水化热，降低混凝土温升。
Cements of yesterday and today； Concrete of tomorrow P.-C.Aïtcin
一、什么是矿物掺合料
• 活性氧化硅、氧化铝和其它有效矿物为主要成分， 在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土综合性 能，且掺量一般不小于5%的具有火山灰活性或潜 在水硬性的粉体材料。
• 水泥的水化反应产生Ca(OH)2 C2S+mH→CSH+(2-x)CH C3S+nH→CSH+(3-x)CH
• 掺合料发生水化反应的条件：
碱性物质或硫酸盐 + 水 + 潜在活性物质
• 粉煤灰的活性7d以后才能逐渐表现来，反应率 28d为1.5 %～5.5 %, 90d为8～13%, 180d为 15～19%之间。
5、对于碳化和钢筋锈蚀的担忧。掺加矿物细粉掺合 料的可能带来的负面影响是混凝土的碱度降低，抗 碳化能力减弱，引起保护钢筋的能力减弱。但是在 低水胶比下，混凝土的碱度下降并不十分急剧。蒲 心诚等人对大掺量粉煤灰水泥的碱度研究表明粉煤 灰掺量从0提高至70%时pH值仅由12.6下降至12.06， 说明粉煤灰掺加70%时，水泥胶砂的pH值仍然高于 12，高于配筋结构允许的最低碱度11.5。除此之 外，掺加矿物细粉掺合料，在低水胶比时密实性很 高，水分甚至氧和二氧化碳都难以进入，这同样增 大了混凝土的护筋性。
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。
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。
裂缝扩展的 路径和方向
C-S-H 钙矾石
CH
骨料
过渡区
水泥石本体
骨料
氢氧化钙
三、掺合料在混凝土中的作用
1、掺合料可代替部分水泥，成本低廉，经济效益 显著。
2、增大混凝土的后期强度。矿物细掺料中含有活 性的SiO2和Al2O3，与水泥中的石膏及水泥水化生 成的Ca(OH)2反应，生成生成C-S-H和C-A-H、水化 硫铝酸钙。提高了混凝土的后期强度。但是值得 提出的是除硅灰外的矿物细掺料，混凝土的早期 强度随着掺量的增加而降低。