3章掺和料详解

作 用
主要是改善混凝土综合性能，其次是节约 水泥，是现代混凝土特别是高性能混凝土不可 缺少的重要组分，同混凝土化学外加剂一样重 要，属于现代混凝土高技术。
矿物外加剂在混凝土中的主要功能
1.改善混凝土的和易性； 2.降低混凝土水化温升； 3.提高混凝土早期强度或增进后期强度； 4.改善混凝土内部结构，提高混凝土抗腐蚀能力； 5.提高混凝土的抗裂性能； 6.提高混凝土的耐久性。
2.矿物组成
1）玻璃体： 50－70％，这是潜在活性成分，含量越高，则粉煤 灰质量越好，主要是活性SiO2和活性Al2O3 ； 2）晶体： 主要是莫来石和石英，是惰性成分，对活性没有贡献； 3）未燃碳（烧失量）： 1－24％，是有害成分，它对混凝土强度影响不是很 大，主要影响混凝土抗冻性等耐久性和建筑物的整体性。
（3）增钙粉煤灰（改性粉煤灰）：电厂锅 炉燃煤过程中添加石灰石以便脱硫，形成 的粉煤灰， CaO含量高，但不是高钙粉煤 灰。 （4）磨细粉煤灰（pulverized－ash）： 将干燥的粉煤灰磨细到规定细度的粉末， 其活性利用率明显高于原状粉煤灰。
3.2.3化学成分、矿物组成及细度
1.粉煤灰的化学成分： SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，占粉煤灰 总量的85％左右，其中SiO2 35～60％， Al2O3 13～40％， CaO 2～5％， Fe2O3 3～ 10％。 粉煤灰一般呈球形铝硅玻璃珠状，比表面 积达300～600m2/kg，比水泥要细，具有较大 的吸附作用，能与水泥熟料矿物反应，形成水 硬性化合物。
混凝土掺加掺合料带来的问题
降低混凝土的碱性，混凝土抗碳化性能以及护 筋性会有所降低，可以通过提高混凝土密实度和 细化孔结构加以解决。
3.2
粉煤灰（fly-ash）
3.2.1定义： 3.2.2分类： （1）高钙粉煤灰（C级灰，CaO含量高于10％）： 是褐煤或者次烟煤的粉煤灰，黄色或浅黄色，有火 山灰活性，还有点胶凝性或潜在水硬性。它一般不 用于混凝土，因为常出现质量事故如混凝土膨胀开 裂等。 （2）低钙粉煤灰（F级灰）：烟煤或无烟煤的粉 煤灰， CaO含量较低，灰色或暗灰色，只有火山 灰性质，无胶凝性或潜在水硬性。是我国的主要粉 煤灰品种，常用于混凝土。
分 类
1.按照有无活性来划分：活性矿物外加剂和 非活性矿物外加剂。 2.按照按照组成成分多少来划分：单一掺合 料和复合矿物外加剂。复合掺合料更有利于改善 混凝土综合性能，因为可以达到优势互补。
常用品种
粉煤灰 磨细水淬矿渣微粉（简称矿粉） 硅灰 磨细沸石粉 偏高岭土 硅藻土 烧页岩 沸腾炉渣等 都属于活性矿物外加剂。
3.2.5 掺加低钙粉煤灰的效果
1.节约水泥10～15％，经济效益显著； 2.改善混凝土综合性能： 1）改善混凝土和易性、可泵性、易捣实性和 抹面性； 2）降低混凝土水化热，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）抑制混凝土的碱－骨料反应。
3.2.6 粉煤灰主要用途
第三章
混凝土矿物外加剂
孔凡营
山东科技大学土建学院土木系
同学们好，祝心情愉快！
3.1概述
定义： 是以氧化硅、氧化铝和其他有效矿物为主要 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≮5％的具有火 山灰活性或者潜在水硬性的粉体材料。也叫 掺和料、掺合料、细掺料。它是一种在配合 比设计时，需要考虑体积或质量变化的外加 材料。
4、对水化热影响： 能降低混凝土水化热和混凝土水化温升， 极大地推迟温峰出现时间。 在大体积混凝土中掺加粉煤灰，是降低水 化热、防止混凝土温度裂缝的最为有效的措施。 5、对混凝土收缩和抗裂性的影响： （1）抑制混凝土的自收缩。 （2）降低混凝土早期收缩和长期干燥收缩， 这对减少混凝土裂缝极为有利。 （3）改善混凝土抗裂性能。
粉煤灰抗压强度＝ 掺30％粉煤灰的水泥抗压强度/掺30％磨细标准砂的水 泥抗压强度
（3）含硫量：SO3≤3.5％，适当的SO3有利于 增进混凝土强度，但过高，则将导致混凝 土体积不安定而开裂。 （4）含水率：一二级粉煤灰的含水率≤1％， 含水率过大，则导致粉煤灰活性下降，容 易凝聚结块，不利于运输和储存。 （5）细度：见前述。
2.粉煤灰的作用机理：
（1）火山灰活性效应； （2）比重效应； （3）填充效应； （4）微骨料效应； （5）形貌效应（滚珠效应）； （6）环保效应； （7）经济效应； （8）降低砼水化 热。
3.2.4 粉煤灰对混凝土性能的影响
1、对混凝土拌和物性能的影响： 使用一二级粉煤灰，可以提高混凝土的流动性、可 泵性，提高混凝土的易捣实性。 2、对混凝土强度的影响： 降低混凝土早期强度，混凝土后期强度有所提高。 当养护温度较高时或者大体积混凝土施工，混凝土强度 会显著提高。 3、对混凝土耐久性影响： （1）现代混凝土掺有粉煤灰后，对抗冻性无不良影响； （2）掺加粉煤灰后，现代混凝土的抗渗性有所提高； （3）抗硫酸盐腐蚀性能明显提高； （4）抗碳化性能有所降低，但护筋性显著提高。
主要用于泵送混凝土、大体积混凝土、 抗渗混凝土、蒸养混凝土、轻骨料混凝 土、地下工程混凝土、水下工程混凝土、 碾压混凝土、抗软水侵蚀混凝土和抗硫 酸盐腐蚀混凝土工程，一般不用于早期 强度要求高的混凝土工程。
混凝土掺用粉煤灰的注意事项
按照《粉煤灰混凝土应用技术规范》规定， （1）一级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预 应力钢筋混凝土； （2）二级粉煤灰适用于钢筋混凝土和无筋混凝土； （3）三级粉煤灰主要用于无筋混凝土。对于强度等级 要求等于或大于C30的无筋粉煤灰混凝土，宜采用一、 二级粉煤灰； （4）用于预应力钢筋混凝土、钢筋混凝土的粉煤灰， 经过试验论证，可采用比上述规定低一级的粉煤灰。 总之，粉煤灰已经由过去的工业废渣变为现在的宝贵 资源，是现代混凝土不可缺少的重要原料。 研发和推广 粉煤灰混凝土技术，大有前途！
3.粉煤灰的细度



越细，则活性越高，对混凝土强度 贡献越大。 细度用80um方孔筛筛余量表示： 一பைடு நூலகம்粉煤灰筛余＜5％； 二级粉煤灰＜8％； 三级粉煤灰＜25％ 。
3.2.4粉煤灰的形态

原状粉煤灰显微图片

磨细粉煤灰的显微图片
3.2.3 粉煤灰的技术性能和作用机理
1.粉煤灰的质量指标：P14-16 （1） 需水量比 ＝掺加30％粉煤灰的水泥胶砂需水 量/硅酸盐水泥胶砂需水量 需水量比＝91～107％，其值越小，则混凝土用 水量越少，混凝土强度及其他性能越明显。 （2）粉煤灰抗压强度值越高，则粉煤灰活性越大。