混凝土矿物掺合料ppt课件
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• 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。
• 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
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。
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。
• 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、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。
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。
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。
混凝土矿物掺合料
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。
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。
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。
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。
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。
Baidu Nhomakorabea
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。
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。
• 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
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。
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。
• 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、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。
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。
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。
混凝土矿物掺合料
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。
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。
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。
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。
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。
Baidu Nhomakorabea
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。