混凝土矿物掺合料的现状及发展方向

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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
•《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736－2002）
中
•
附录C的规定。
•粉煤灰物理性质指标和要求
指标
级别
I
II
III
细度（0.045mm方孔筛筛余），％ 不大于
12
25
45
需水量比，％
不大于
95
105
115
烧失量，％
不大于
5
8
15
含水量，％
混凝土矿物掺合料的现 状及发展方向
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2020/11/26
混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
•
矿物细掺和料
• 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。
② 注意不要过度振捣。
③要降低水胶比，保证大掺量粉煤灰混凝土强度， 尤其是早期强度。
④注意及早、有效的养护以及足够的湿养护时间。 初凝前后开始覆盖养护保证不失水。湿养护时间 也很重要，最好养护14天，至少7天。
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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
(2) 硅灰
硅灰又称硅粉或硅烟灰，是从生产硅 铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集到的颗 粒极细的烟尘，色呈浅灰到深灰。硅灰的颗 粒是微细的玻璃球体，部分粒子凝聚成片或 球状的粒子。其平均粒径为0.1µｍ～0.2µ ｍ，是水泥颗粒粒径的1/50～1/100,比表面 积高达2.0×104m2/kg。其主要成分是SiO2 （占90％以上），它的活性要比水泥高1～3 倍。以10％硅灰等量取代水泥，混凝土强度 可提高25％以上。
混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
P.K.Mehta在美国加州大学伯克利分校 Barker会堂剪力墙和基础加固工程中所用混 凝土，用坍落度筒检测的坍落度只有100mm的 混凝土拌和物，其泵送效果竟与坍落度为
180mm的传统混凝土泵送效果一样。
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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
早期强度较低；大掺量时在较低气温下凝 结缓慢；对养护要求较高(要降低水胶比), 化学活性低，可促进硅酸盐水泥水化，但 早期孔隙率大，碳化问题较突出(需采取对 策)
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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
• ④降低混凝土早期温升，抑制开裂。大掺 量粉煤灰混凝土特别适合大体积混凝土。
• ⑤二次水化和较低的水泥熟料量使最终混 凝土中的Ca(OH)2大为减少，可以有效提高 混凝土抵抗化学侵蚀的能力。
• ⑥当掺加量足够大时，可以明显抑制混凝 土碱骨料病害。
• ⑦降低氯离子渗透能力，提高混凝土的护 筋性。
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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
• 矿物掺和料是指在混凝土拌合物中，为了节约水泥， 改善混凝土性能加入的具有一定细度的天然或者人造 的矿物粉体材料，也称为矿物外加剂，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、燃烧煤矸石等。粉煤灰应用最 普遍。 • ⑴粉煤灰又称飞灰，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，大部 分由直径以µｍ计的实心和(或)中空玻璃微珠以及少量 的莫来石、石英等结晶物质所组成。
大，强度低，易风化，抗冻性差，为粉煤灰中的有
害成分
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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
• 粉煤灰在混凝土中的作用
① 活性行为和胶凝作用。粉煤灰的活性来源于它所 含的玻璃体，他与水泥水化生成的Ca(OH)2发生二 次水化反应，生成C-S-H和C-A-H、水化硫铝酸钙 ，强化了混凝土界面过渡区，同时提高混凝土的 后期强度。
不大于
1
1
－
三氧化硫，％
不大于
3
3
3
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粉煤灰特性及利弊
提高抗化学侵蚀性，降低混凝土温升，有 利于混凝土耐久性，混凝土强度后期持续 增长率高 抗收缩开裂性较好
改善拌和物施工性，但坍落度太大时，(I 级)粉煤灰颗粒易上浮发生泌浆(要控制坍 落度尽可能小)
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② 充填行为和致密作用。粉煤灰是高温煅烧的产
物，其颗粒本身很小，且强度很高。粉煤灰颗粒
分布于水泥浆体中水泥颗粒之间时，提高混凝土
胶凝体系的密实性。
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③ 需水行为和减水作用。由于粉煤灰的的颗粒 大多是球形的玻璃珠，优质粉煤灰由于其“ 滚珠轴承”的作用，可以改善混凝土拌和物 的和易性,减少混凝土单位体积用水量，硬化 后水泥浆体干缩小，提高混凝土的抗裂性。
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化学成分及 矿物组成
• 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
对水敏感，在无保湿的条件下，因内部黏 度增加，阻碍持续泌水而会加剧塑性开裂( 需加强保水养护).
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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
所以应该采取的技术措施主要是
① 要控制坍落度尽可能小。因为试验表明大掺量粉 煤灰混凝土（HVFA）坍落度为125mm时，可相当于 180mm的普通混凝土。但由于用水量很低而不离析 或泌水。
•Cements of yesterday and today； Concrete of tomorrow P.-C.Aïtcin
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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
•什么是混凝土 矿物细粉掺和料？
•以活性氧化硅、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。
• 以上作用在水胶比低于0.42时，较突出。
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混凝土矿物掺合料的现状及发展方向
粉煤灰质 量等级
• 低钙粉煤灰的密度一般为1.8～2.6g/cm3，松 散容重为600～1000kg/m3，GB1596－91《用于水 泥和混凝土中的粉煤灰》规定了粉煤灰成品根据 细度、需水量比、烧失量、含水量和三氧化硫含 量划分为I、II、III个级别，各项物理性能指标 应满足下表的要求。作为活性掺合料的粉煤灰还 有火山灰活性指数要求，有关粉煤灰的需水量比 和活性指数的定义和测定方法可详见