混凝土礦物摻合料實用教案

1、一、什么(shn me)是礦物摻合料 活性氧化硅、氧化鋁和其它(qt)有效礦物為主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土綜合性能，且摻量一般不小于5%的具有火山灰活性或潛在水硬性的粉體材料。 GB/T18736-2002高強高性能混凝土用礦物外加劑明確規(guī)定：用于改善混凝土耐久性能而加入的、磨細的各種礦物摻合料，又稱礦物外加劑，其主要特征是磨細礦物材料，細度比水泥顆粒小，主要用于改善混凝土的耐久性和工作性能。 是混凝土的第六組分。常用的礦物摻合料有：粉煤灰、?；郀t礦渣粉、硅灰、沸石粉。第1頁/共103頁第一頁，共104頁。礦渣礦渣(kun(kun zh) zh)：冶煉生鐵的副產(chǎn)品，：冶

2、煉生鐵的副產(chǎn)品，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主 粉煤灰：熱電廠煤粉粉煤灰：熱電廠煤粉燃燒燃燒(rnsho)(rnsho)后的產(chǎn)物，以硅后的產(chǎn)物，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽為主酸鹽和鋁硅酸鹽為主第2頁/共103頁第二頁，共104頁。二、礦物摻和二、礦物摻和(chn huo)料在料在混凝土中的作用效應混凝土中的作用效應 火山灰效應 形態(tài)效應 微集料( j lio)效應 界面效應第3頁/共103頁第三頁，共104頁。1、火山灰效應、火山灰效應(xioyng) 摻和料中的SiO2、Al2O3等潛在活性物質(zhì)與堿性物質(zhì)或石膏反應生成水硬性物質(zhì)。 水泥的水化反應產(chǎn)生Ca(OH)2 C2S+mHCSH+

3、(2-x)CH C3S+nHCSH+(3-x)CH 摻合料發(fā)生(fshng)水化反應的條件： 堿性物質(zhì)或硫酸鹽 + 水 + 潛在活性物質(zhì) 粉煤灰的活性7d以后才能逐漸表現(xiàn)來，反應率28d為1.5 %5.5 %, 90d為813%, 180d為1519%之間。第4頁/共103頁第四頁，共104頁。2、形態(tài)、形態(tài)(xngti)效應效應 由外觀形貌、表面性質(zhì)、顆粒級配等產(chǎn)生的效應。 FA中的球形顆粒含量較高時，可增大(zn d)混凝土的流動性。 礦中尖角狀顆粒含量很多，易導致混凝土泌水。第5頁/共103頁第五頁，共104頁。3、微集料、微集料(j lio)效應效應 摻和料中的微細顆粒均勻分布在水泥漿

4、內(nèi)，填充毛細孔，改善(gishn)混凝土孔結(jié)構(gòu)和增大密實度的效應。 混凝土中摻入適量的礦物摻合料混合均勻之后，粉體的顆粒級配更為合理，密實度提高。 提高混凝土的抗?jié)B性與抗Cl-1的侵蝕能力。第6頁/共103頁第六頁，共104頁。4、界面、界面(jimin)效應效應 摻和料與水泥熟料水化產(chǎn)生的Ca(OH)2發(fā)生火山灰反應，減少了混凝土中Ca(OH)2的含量，從而改善界面過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，使?jié){體界面的粘接力增強(zngqing)。一定程度上改善混凝土的力學性能與耐久性。第7頁/共103頁第七頁，共104頁。裂縫擴展的裂縫擴展的路徑路徑(ljng)和方向和方向骨料骨料( lio)水泥石水泥石骨料骨料(

5、lio)周圍周圍的過的過渡區(qū)渡區(qū) 薄弱的過渡區(qū)薄弱的過渡區(qū)第8頁/共103頁第八頁，共104頁。骨料骨料( lio)過渡過渡(gud)區(qū)區(qū)水泥石本體水泥石本體(bnt)C-S-HCH鈣礬石第9頁/共103頁第九頁，共104頁。第10頁/共103頁第十頁，共104頁。骨料骨料( lio)氫氧化鈣氫氧化鈣(qn yn hu i)第11頁/共103頁第十一頁，共104頁。三、摻合料在混凝土中的作用三、摻合料在混凝土中的作用(zuyng)1 1、摻合料可代替部分水泥，成本低廉，經(jīng)濟效益顯、摻合料可代替部分水泥，成本低廉，經(jīng)濟效益顯著。著。2 2、增大混凝土的后期強度。礦物細摻料中含有活性、增大混凝土的

6、后期強度。礦物細摻料中含有活性的的SiO2SiO2和和Al2O3Al2O3，與水泥中的石膏及水泥水化生成，與水泥中的石膏及水泥水化生成(shn chn)(shn chn)的的Ca(OH)2Ca(OH)2反應，生成反應，生成(shn (shn chn)chn)生成生成(shn chn)C-S-H(shn chn)C-S-H和和C-A-HC-A-H、水化硫、水化硫鋁酸鈣。提高了混凝土的后期強度。但是值得提出鋁酸鈣。提高了混凝土的后期強度。但是值得提出的是除硅灰外的礦物細摻料，混凝土的早期強度隨的是除硅灰外的礦物細摻料，混凝土的早期強度隨著摻量的增加而降低。著摻量的增加而降低。第12頁/共103頁第

7、十二頁，共104頁。3 3、改善新拌混凝土的工作性?；炷撂岣吡鲃有院螅苋菀资够炷廉a(chǎn)生離析和泌水，摻入礦物細摻料后，、改善新拌混凝土的工作性?；炷撂岣吡鲃有院?，很容易使混凝土產(chǎn)生離析和泌水，摻入礦物細摻料后，混凝土具有很好的粘聚性。像粉煤灰等需水量小的摻合料還可以混凝土具有很好的粘聚性。像粉煤灰等需水量小的摻合料還可以(ky)(ky)降低混凝土的水膠比，提高混凝土降低混凝土的水膠比，提高混凝土的耐久性。的耐久性。第13頁/共103頁第十三頁，共104頁。4 4、降低混凝土溫升。水泥水化產(chǎn)生熱量，而混凝土又是、降低混凝土溫升。水泥水化產(chǎn)生熱量，而混凝土又是熱的不良導體，在大體積混凝土施工中

8、，混凝土內(nèi)部熱的不良導體，在大體積混凝土施工中，混凝土內(nèi)部溫度可達到溫度可達到50705070，比外部溫度高，產(chǎn)生溫度應力，比外部溫度高，產(chǎn)生溫度應力，混凝土內(nèi)部體積膨脹，而外部混凝土隨著氣溫降低而混凝土內(nèi)部體積膨脹，而外部混凝土隨著氣溫降低而收縮。內(nèi)部膨脹和外部收縮使得收縮。內(nèi)部膨脹和外部收縮使得(sh de)(sh de)混凝土中產(chǎn)混凝土中產(chǎn)生很大的拉應力，導致混凝土產(chǎn)生裂縫。摻合料的加生很大的拉應力，導致混凝土產(chǎn)生裂縫。摻合料的加入，減少了水泥的用量，就進一步降低了水泥的水化入，減少了水泥的用量，就進一步降低了水泥的水化熱，降低混凝土溫升。熱，降低混凝土溫升。第14頁/共103頁第十四頁

9、，共104頁。5 5、抑制堿、抑制堿骨料反應。試驗證明，礦物摻合料摻量較大時，可以有效骨料反應。試驗證明，礦物摻合料摻量較大時，可以有效(yuxio)(yuxio)地地抑制堿抑制堿骨料反應。內(nèi)摻骨料反應。內(nèi)摻3030的低鈣粉煤灰能有效的低鈣粉煤灰能有效(yuxio)(yuxio)地抑制堿硅反應的有地抑制堿硅反應的有害膨脹，利用礦渣抑制堿骨料反應，其摻量宜超過害膨脹，利用礦渣抑制堿骨料反應，其摻量宜超過4040。第15頁/共103頁第十五頁，共104頁。6 6、提高混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯耘c水泥水化產(chǎn)生的、提高混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯耘c水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2Ca(OH)2密切相

10、關，礦物密切相關，礦物細摻料和細摻料和Ca(OH)2Ca(OH)2發(fā)生化學反應，降低了混凝土中的發(fā)生化學反應，降低了混凝土中的Ca(OH)2Ca(OH)2含量；同時減少混凝含量；同時減少混凝土中大的毛細孔，優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土最可幾孔徑，使混凝土結(jié)構(gòu)更加土中大的毛細孔，優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土最可幾孔徑，使混凝土結(jié)構(gòu)更加(gnji)(gnji)致密，提高了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。致密，提高了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。第16頁/共103頁第十六頁，共104頁。7、不同礦物細摻料復合使用的“超疊效應”。不同礦物細摻料在混凝土中的作用有各自的

11、特點，例如礦渣火山灰活性較高，有利于提高(t go)混凝土強度，但自干燥收縮大；摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰的混凝土需水量小，且自干燥收縮和干燥收縮都很小，在低水膠比下可保證較好的抗碳化性能。第17頁/共103頁第十七頁，共104頁。四、礦物細粉摻和料的耐久性改善四、礦物細粉摻和料的耐久性改善(gishn)效應效應 由于和游離石灰及高堿性水化硅酸鈣產(chǎn)生二次水化，生成強度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)、數(shù)量更多的低堿性水化硅酸鈣，改善了水化膠凝物質(zhì)的組成，并減少或消除了游離石灰，對提高混凝土耐久性作用極大。 1、抗硫酸鹽侵蝕性能顯著提高，因為在水泥石中缺乏或不存在游離石灰時形成具有膨脹作用的鈣礬石反應(fnyng)不能進行；

12、 第18頁/共103頁第十八頁，共104頁。2 2、在有堿集料反應產(chǎn)生的條件下由于礦物細粉摻合、在有堿集料反應產(chǎn)生的條件下由于礦物細粉摻合料的摻加在混凝土水化產(chǎn)物中形成大量低堿水化硅料的摻加在混凝土水化產(chǎn)物中形成大量低堿水化硅酸鈣，它們能吸收和固定大量的鈉、鉀離子從而使酸鈣，它們能吸收和固定大量的鈉、鉀離子從而使混凝土中的有效混凝土中的有效(yuxio)(yuxio)堿含量大大減少，極堿含量大大減少，極大地減少了堿集料反應的危害性。大地減少了堿集料反應的危害性。3 3、礦物細粉摻合料的摻加它們填充集料和水泥顆粒、礦物細粉摻合料的摻加它們填充集料和水泥顆粒的孔隙，使混凝土結(jié)構(gòu)和界面更為致密，阻斷

13、了可的孔隙，使混凝土結(jié)構(gòu)和界面更為致密，阻斷了可能形成的滲透通路，使混凝土抗?jié)B性大為提高。能形成的滲透通路，使混凝土抗?jié)B性大為提高。第19頁/共103頁第十九頁，共104頁。4 4、在低水膠比情況下，摻加礦物細粉摻合料，、在低水膠比情況下，摻加礦物細粉摻合料，混凝土中的可凍水很缺乏，抗凍性大幅度提混凝土中的可凍水很缺乏，抗凍性大幅度提高，當然高抗凍性與與低水膠比直接相關，高，當然高抗凍性與與低水膠比直接相關，但也與摻加礦物細粉摻合料密不可分，例如，但也與摻加礦物細粉摻合料密不可分，例如，水科院李金玉等人研究同為水科院李金玉等人研究同為0.260.26的水膠比，的水膠比，不摻加礦物細粉摻合料的不

14、摻加礦物細粉摻合料的C60C60混凝土其抗凍混凝土其抗凍融循環(huán)只達到融循環(huán)只達到(d do)F250(d do)F250，而摻加礦物，而摻加礦物細粉摻合料的混凝土抗凍融循環(huán)可達細粉摻合料的混凝土抗凍融循環(huán)可達F1000F1000以上。以上。第20頁/共103頁第二十頁，共104頁。5 5、對于碳化和鋼筋銹蝕的擔憂。摻加礦物細粉摻合料、對于碳化和鋼筋銹蝕的擔憂。摻加礦物細粉摻合料的可能帶來的負面影響是混凝土的堿度降低，抗碳化的可能帶來的負面影響是混凝土的堿度降低，抗碳化能力減弱，引起保護鋼筋的能力減弱。但是在低水膠能力減弱，引起保護鋼筋的能力減弱。但是在低水膠比下，混凝土的堿度下降并不十分急劇。

15、蒲心誠等人比下，混凝土的堿度下降并不十分急劇。蒲心誠等人對大摻量粉煤灰水泥的堿度研究表明粉煤灰摻量從對大摻量粉煤灰水泥的堿度研究表明粉煤灰摻量從0 0提高至提高至70%70%時時pHpH值僅由值僅由12.612.6下降至下降至12.0612.06，說明粉煤灰，說明粉煤灰摻加摻加70%70%時，水泥膠砂的時，水泥膠砂的pHpH值仍然高于值仍然高于1212，高于配筋，高于配筋結(jié)構(gòu)允許的最低堿度結(jié)構(gòu)允許的最低堿度11.511.5。除此之外，摻加礦物細粉。除此之外，摻加礦物細粉摻合料，在低水膠比時密實性很高，水分甚至氧和二摻合料，在低水膠比時密實性很高，水分甚至氧和二氧化碳都難以進入氧化碳都難以進入(

16、jnr)(jnr)，這同樣增大了混凝土，這同樣增大了混凝土的護筋性。的護筋性。第21頁/共103頁第二十一頁，共104頁。 總之，現(xiàn)代混凝土科學中最突出的兩大成就：其一是高效外加劑的生產(chǎn)和應用；其二是礦物細粉摻合料的的研究、應用與發(fā)展。后者的重要意義遠遠超過了以前僅僅為節(jié)約(jiyu)水泥的經(jīng)濟意義和利用廢棄資源的環(huán)保意義。它涉及到全面提高混凝土的各項性能，使混凝土壽命提高到5001000年成為可能。第22頁/共103頁第二十二頁，共104頁。五、常用(chn yn)礦物摻和料（一）粉煤灰1、化學成分(chng fn) 粉煤灰的化學成分(chng fn)因煤的品種及燃燒條件而異。一般來說，粉煤

17、灰化學成分(chng fn)的變動范圍為：SiO2含量約為4060；Al2O3含量為2030，F(xiàn)e203含量為510， CaO含量2%8%，燒失量38，SiO2和Al2O3是粉煤灰中的主要活性成分(chng fn)，粉煤灰的燒失量主要是未燃盡碳，其混凝土吸水量大，強度低，易風化，抗凍性差，為粉煤灰中的有害成分(chng fn)。第23頁/共103頁第二十三頁，共104頁。第24頁/共103頁第二十四頁，共104頁。指標級別IIIIII細度（0.045mm方孔篩篩余）， 不大于122545需水量比， 不大于95105115燒失量， 不大于5815含水量， 不大于111三氧化硫， 不大于3332、

18、粉煤灰質(zhì)量等級(dngj)低鈣粉煤灰的密度一般為1.82.6g/cm3，松散容重為6001000kg/m3，GB/T15962005用于水泥和混凝土中的粉煤灰提出粉煤灰的技術要求。第25頁/共103頁第二十五頁，共104頁。3、粉煤灰對混凝土性能、粉煤灰對混凝土性能(xngnng)的影的影響響（1）對新拌混凝土出機坍落度的影響）對新拌混凝土出機坍落度的影響 FA摻量較低時，新拌混凝土出機坍落度略有(l yu)增加。 FA摻量較高時，新拌混凝土出機坍落度隨摻量的增大而下降。第26頁/共103頁第二十六頁，共104頁。（2）對混凝土不同齡期）對混凝土不同齡期(ln q)抗壓強度抗壓強度的影響的影響

19、 早期強度均低于基準(jzhn)混凝土 FA摻量合適，28d強度略高于基準(jzhn)混凝土 FA摻量過大，各齡期的強度均低于基準(jzhn)混凝土第27頁/共103頁第二十七頁，共104頁。（3）對漿體凝結(jié)時間）對漿體凝結(jié)時間(shjin)的影響的影響 FA摻量越大，漿體的凝結(jié)時間越長(yu chn) FA摻量超過30%，漿體的凝結(jié)時間漲幅增大。第28頁/共103頁第二十八頁，共104頁。（4）對混凝土塑性收縮）對混凝土塑性收縮(shu su)的影響的影響 FA混凝土的塑性(sxng)收縮低于不摻FA混凝土 高鈣灰更有利于降低混凝土的塑性(sxng)收縮第29頁/共103頁第二十九頁，共10

20、4頁。（5）對混凝土抗碳化性能）對混凝土抗碳化性能(xngnng)的影響的影響 加入摻合料消耗掉混凝土中的部分Ca(OH)2，使混凝土的總體堿度降低，繼而加速碳化進程 粉煤灰摻量30%之內(nèi)對混凝土的碳化性能影響幅度(fd)較低 混凝土碳化后失去對鋼筋的保護作用，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性不利第30頁/共103頁第三十頁，共104頁。（6）對混凝土抗凍融性能）對混凝土抗凍融性能(xngnng)的影響的影響 在經(jīng)歷相同的凍融循環(huán)次數(shù)后，F(xiàn)A混凝土的相對動彈(dng tn)模量低于基準混凝土，說明摻加FA后不利于混凝土的抗凍融性能第31頁/共103頁第三十一頁，共104頁。4、粉煤灰使用、粉煤灰使用(

21、shyng)時存在問題和對策時存在問題和對策改善拌和改善拌和(bn hu)(bn hu)物施工性，但坍落度物施工性，但坍落度太大時，太大時，(I(I級級) )粉煤灰顆粒易上浮發(fā)生泌粉煤灰顆粒易上浮發(fā)生泌漿；漿；早期強度較低；大摻量時在較低氣溫下凝早期強度較低；大摻量時在較低氣溫下凝結(jié)緩慢；結(jié)緩慢；早期孔隙率大，碳化問題較突出早期孔隙率大，碳化問題較突出( (需采取需采取對策對策) )；對水敏感，在無保濕的條件下，因內(nèi)部黏對水敏感，在無保濕的條件下，因內(nèi)部黏度增加，阻礙持續(xù)泌水而會加劇塑性開裂。度增加，阻礙持續(xù)泌水而會加劇塑性開裂。第32頁/共103頁第三十二頁，共104頁。所以應該采取的技術措

22、施主要是 要控制坍落度盡可能小。因為試驗表明大摻量粉煤灰混凝土坍落度為125mm時，可相當于180mm的普通混凝土。但由于用水量很低而不離析或泌水。注意不要過度振搗，防止粉煤灰上浮。要降低水膠比，保證(bozhng)大摻量粉煤灰混凝土強度，尤其是早期強度。注意及早、有效的養(yǎng)護以及足夠的濕養(yǎng)護時間。初凝前后開始覆蓋養(yǎng)護保證(bozhng)不失水。濕養(yǎng)護時間也很重要，最好養(yǎng)護14天，至少7天。 總之：采用較低水膠比，及早地覆蓋養(yǎng)護，充足的濕養(yǎng)護時間（7d）是粉煤灰在混凝土中應用的關鍵技術。第33頁/共103頁第三十三頁，共104頁。（二）?；郀t（二）?；郀t(gol)(gol)礦渣粉礦渣粉（礦粉

23、）（礦粉） 礦渣是在煉鐵爐中浮于鐵水表面礦渣是在煉鐵爐中浮于鐵水表面(biomin)(biomin)的熔的熔渣，排出時用水急冷，得到粒化高爐礦渣。將粒化渣，排出時用水急冷，得到?；郀t礦渣。將?；郀t礦渣經(jīng)干燥、磨細達到相當細度且符合相應活高爐礦渣經(jīng)干燥、磨細達到相當細度且符合相應活性指數(shù)的粉狀材料，細度大于性指數(shù)的粉狀材料，細度大于350m2/kg350m2/kg，其活性，其活性比粉煤灰高。比粉煤灰高。GB/T18046-2008GB/T18046-2008用于水泥與混凝用于水泥與混凝土中的粒化高爐礦渣土中的粒化高爐礦渣指標級別S105S95S75表面積，m2/kg500400300活性指數(shù)

24、，7d 28d 95 105 75 95 55 75流動度比， 95第34頁/共103頁第三十四頁，共104頁。 ?；郀t礦渣在水淬時形成的大量玻璃體,具有微弱的自身(zshn)水硬性。 用于高性能混凝土的礦渣粉磨至比表面積超過400m2/kg，以較充分地發(fā)揮其活性，減少泌水性。 當?shù)V渣的比表面積超過400m2/kg后，用于很低水膠比的混凝土中時，混凝土早期的自收縮隨摻量的增加而增大；礦渣粉磨得越細，摻量越大，則低水膠比的高性能混凝土拌和物越黏稠。 用于大體積混凝土時，礦渣的比表面積宜不超過420m2/kg。 超過420m2/kg的宜用于水膠比不很低的非大體積混凝土； 礦渣顆粒多為棱形，會使混

25、凝土拌合物需水量隨著細度提高而增加，成分也提高。綜合技術經(jīng)濟效益不好。第35頁/共103頁第三十五頁，共104頁。礦粉對新拌混凝土出機坍落度的影響礦粉對新拌混凝土出機坍落度的影響(yngxing) 礦粉摻量較低時，新拌混凝土出機坍落度增加。 礦粉摻量較高時，新拌混凝土出機坍落度隨摻量的增大(zn d)變化不大。第36頁/共103頁第三十六頁，共104頁。礦粉對混凝土抗壓強度礦粉對混凝土抗壓強度(kn y qin d)的影響的影響 KF的活性比FA大，僅從強度的角度考慮可實現(xiàn)更大摻量。 早期強度高，摻量較低時強度高于基準( jzhn)混凝土。 后期強度的增長低于同等摻量的粉煤灰混凝土第37頁/共

26、103頁第三十七頁，共104頁。礦粉對漿體凝結(jié)礦粉對漿體凝結(jié)(nngji)時間的時間的影響影響 礦粉摻量越大，漿體的凝結(jié)時間越長(yu chn) 漿體的凝結(jié)時間的延長與KF的摻量基本呈線性增長關系。第38頁/共103頁第三十八頁，共104頁。礦粉對混凝土塑性礦粉對混凝土塑性(sxng)收縮的影響收縮的影響 摻量在25%以內(nèi)，混凝土的塑性收縮略有增大，但增大幅度很小 摻量超過25%，混凝土的塑性增長幅度很大，易導致裂縫(li fng)的產(chǎn)生第39頁/共103頁第三十九頁，共104頁。粉煤灰與礦粉對混凝土塑性收縮的影響粉煤灰與礦粉對混凝土塑性收縮的影響(yngxing)對比對比 第40頁/共103

27、頁第四十頁，共104頁。礦粉的特性礦粉的特性(txng)及利弊及利弊具有潛在的水硬性，單獨加水可以緩慢水化硬化具有潛在的水硬性，單獨加水可以緩慢水化硬化(ynghu)(ynghu)，化學活性高，在鹽，化學活性高，在鹽類激發(fā)下，可提高活性類激發(fā)下，可提高活性能提高抗化學侵蝕性，后期強度增長率高能提高抗化學侵蝕性，后期強度增長率高化學收縮和自收縮較大化學收縮和自收縮較大比粉煤灰抗抗碳化性能較好比粉煤灰抗抗碳化性能較好比表面積超過比表面積超過400m2kg400m2kg時不降低混凝土溫升，且自收縮隨摻量時不降低混凝土溫升，且自收縮隨摻量( (75%)75%)而增大，而增大，對開裂敏感對開裂敏感使用路

28、線：控制細度，加大摻量使用路線：控制細度，加大摻量第41頁/共103頁第四十一頁，共104頁。在使用在使用(shyng)中不可一概而論中不可一概而論 混凝土里摻入磨細礦渣，如果礦渣磨得偏細，或摻得不多，且環(huán)境及混凝土溫度不低，早期也不注意及時的濕養(yǎng)護（給水(jshu)），這時由于其水化潛熱高于水泥，混凝土就會因硬化快、自身收縮較大，而開裂敏感性增大；但是，如果它粉磨細度較小，或摻量很大，或環(huán)境及混凝土溫度偏低，或早期注意及時的濕養(yǎng)護，由于它起始水化時間明顯延遲（水泥用量少，pH值上升緩慢），自身收縮被濕養(yǎng)護所補償，混凝土開裂敏感性就可以減小。 第42頁/共103頁第四十二頁，共104頁。礦粉在

29、商品混凝土在應用(yngyng)時注意的問題 嚴格控制礦粉的細度：不宜太細。不宜太粗，會使混凝土粘聚性下降，出現(xiàn)離析和泌水，粘結(jié)時間延長，早期強度下降。 注意礦粉摻量：單摻時以3040%為宜，大體積混凝土可增至50%以上（降低水化熱）；復摻時，總?cè)〈靠刂圃?0%，粉煤灰20%以內(nèi)，礦粉30%以內(nèi)。 復摻時，針對不同(b tn)等級粉煤灰，選擇合適的復合比例：與級粉煤灰復合，粉煤灰控制在15%，礦粉控制在30%。與級粉煤灰復摻，最佳組合，粉煤灰控制在20%，礦粉控制在40%以內(nèi)。第43頁/共103頁第四十三頁，共104頁。 注意礦粉（或礦粉和粉煤灰復摻）混凝土的養(yǎng)護：對養(yǎng)護條件要求(yoqi)

30、苛刻，需要加強養(yǎng)護，充分發(fā)揮摻合料的作用。 注意調(diào)整混凝土的凝結(jié)時間：礦粉對混凝土凝結(jié)時間與不摻礦粉混凝土相比，具有一定的緩凝效果。初凝、終凝時間比基準混凝土推遲12h。冬季施工時，控制礦粉摻量和使用早強型減水劑。 注意調(diào)整混凝土用水量：與高效減水劑復合使用時，具有輔助減水功能，所以在保證混凝土初始坍落度相同情況下，可以減水用水量。第44頁/共103頁第四十四頁，共104頁。 （三）硅灰 硅灰又稱硅粉或硅煙灰，是從生產(chǎn)硅鐵合金或硅鋼等所排放的煙氣(yn q)中收集到的顆粒極細的煙塵，色呈淺灰到深灰。硅灰的顆粒是微細的玻璃球體，部分粒子凝聚成片或球狀的粒子。其平均粒徑為0.10.2，是水泥顆粒粒

31、徑的1/501/100，比表面積高達2.0104m2/kg。其主要成分是SiO2（占90以上），它的活性要比水泥高13倍。以10硅灰等量取代水泥，混凝土強度可提高25以上。第45頁/共103頁第四十五頁，共104頁。1、硅灰的化學成分 硅粉的火山灰活性指標高達110%，這與其化學成分有關。硅粉的SiO2含量很高，在80%以上，這種SiO2是非晶態(tài)、無定形的，易溶于堿溶液中，在早期即可與CH反應，可以提高(t go)混凝土的早期強度。生成的水化硅酸鈣凝膠鈣硅比小，組織結(jié)構(gòu)致密。 第46頁/共103頁第四十六頁，共104頁。2 2、硅灰的特性、硅灰的特性硅灰可以提高混凝土的早期和后期強度，但自干燥

32、收縮大，且不利于降低混凝土溫硅灰可以提高混凝土的早期和后期強度，但自干燥收縮大，且不利于降低混凝土溫升。因此，復摻時，可充分發(fā)揮他們的各自優(yōu)點，取長補短升。因此，復摻時，可充分發(fā)揮他們的各自優(yōu)點，取長補短(q chng b (q chng b dun)dun)。例如，可復摻粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期強度，用優(yōu)質(zhì)粉。例如，可復摻粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期強度，用優(yōu)質(zhì)粉煤灰降低混凝土需水量和自干燥收縮，在加之顆粒的填充作用，使混凝土更密煤灰降低混凝土需水量和自干燥收縮，在加之顆粒的填充作用，使混凝土更密實。實。 第47頁/共103頁第四十七頁，共104頁。 由于硅灰具有高比(o

33、 b)表面積，因而其需水量很大，將其作為混凝土摻合料，須配以減水劑，方可保證混凝土的和易性。 硅粉混凝土的特點是特別早強和耐磨，很容易獲得早強，而且耐磨性優(yōu)良。 硅粉使用時摻量較少，一般為膠凝材料總重的510，且不高于15，通常與其它礦物摻合料復合使用。 在我國，因其產(chǎn)量低，目前價格很高，處于價格考慮，一般混凝土強度低于80MPa時，都不考慮摻加硅粉。 第48頁/共103頁第四十八頁，共104頁。存在(cnzi)問題1、摻礦物摻合料混凝土的早期開裂問題收縮時開裂的主要原因。降溫收縮、干縮、自收縮等。大量的細摻合料與高性能減水劑使用，加劇混凝土的塑性收縮，開裂。必須對摻入大比例摻合料的混凝土加強

34、( jiqing)早強養(yǎng)護，初凝后立即覆蓋，并注意二次抹面。第49頁/共103頁第四十九頁，共104頁。2、礦物摻合料混凝土在較大(jio d)水膠比時的碳化問題大摻量會使混凝土早期強度明顯下降。粉煤灰在混凝土中，14d以前基本上不參與水化，使水灰比增大，造成早強孔隙率大。一再加快的施工速度使混凝土普遍得不到充分養(yǎng)護，早強孔隙率較大(jio d)。所以粉煤灰混凝土實際的碳化深度較大(jio d)。GB/T50476-2008混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計規(guī)范規(guī)定，在一般干濕交替的環(huán)境，在水膠比較大(jio d)時，控制粉煤灰的摻量。水膠比在0.50時，粉煤灰摻量在20%以內(nèi)；水膠比在0.40時，粉煤灰摻

35、量在30%以內(nèi)。對于摻粉煤灰的混凝土，盡管前提是必須降低水膠比，但實際工程中混凝土濕養(yǎng)護齡期一般不會超過7d，大摻量粉煤灰混凝土因為孔隙率較大(jio d)而碳化深度較大(jio d)。為控制碳化，必須增加濕養(yǎng)護。第50頁/共103頁第五十頁，共104頁。3、實驗室試驗與工程現(xiàn)場間的關系和差異混凝土的開裂在很大程度上取決于試件尺寸、養(yǎng)護經(jīng)過和環(huán)境條件。實驗室模擬現(xiàn)場存在困難（試件小，構(gòu)件大；試件變形只有，構(gòu)件變形受約束；試件制作與養(yǎng)護條件固定(gdng)，構(gòu)件工作環(huán)境多變；試驗條件認為設置，現(xiàn)場情況隨即變化）第51頁/共103頁第五十一頁，共104頁。六、超細粉在混凝土中的功能(gngnng)

36、(gngnng)和機理填充(tinchng)效應流化效應增強效應耐久性效應第52頁/共103頁第五十二頁，共104頁。（1 1）超細粉的填充）超細粉的填充(tinchng)(tinchng)效應效應第53頁/共103頁第五十三頁，共104頁。圖圖2 2 粒子粒子(lz)(lz)組合與空隙率的變化組合與空隙率的變化 第54頁/共103頁第五十四頁，共104頁。（2 2）超細粉的流化效應）超細粉的流化效應水膠比水膠比29%29%，外摻萘系高效，外摻萘系高效(o xio)(o xio)減水減水劑劑NF0.9%NF0.9%，測定凈漿流動性，測定凈漿流動性水泥：超細粉水泥：超細粉超細粉品種超細粉品種10

37、0100：0 09595：5 59090：10108080：20207070：3030100%100%超細粉超細粉* *不摻不摻NFNF摻摻NFNFNZNZ（7000cm7000cm2 2/g/g）/ /255255242242不流不流動動不流動不流動 不流動不流動不流不流動動BFSBFS（6820cm6820cm2 2/g/g）/ /2602602652652702702802808080285285PSPS（6800cm6800cm2 2/g/g）/ /2652652702702752752852858585280280NZ-SFNZ-SF/ /250250260260170170不流動不

38、流動NZ-BFSNZ-BFS（7000cm7000cm2 2/g/g）/ /265265258258246246215215水泥水泥（2800cm2800cm2 2/g/g）240240/ / / / /第55頁/共103頁第五十五頁，共104頁。圖圖3 3 高效減水劑固定高效減水劑固定(gdng)(gdng)摻量（摻量（0.9%0.9%）超細粉）超細粉摻量對漿體流動性的影響摻量對漿體流動性的影響第56頁/共103頁第五十六頁，共104頁。不同(b tn)減水劑摻量下的凈漿流動度 NO.NO.膠結(jié)材料的組成膠結(jié)材料的組成（% %）高效減水劑摻量（高效減水劑摻量（% %）0.40.40.50.5

39、0.60.60.70.70.80.81 1水泥水泥1001001291291381381551551901902352352 2水泥水泥8080，礦渣，礦渣20201251251361361851852302302652653 3水泥水泥8080，磷渣，磷渣20201321321701702152152502502702704 4水泥水泥8080，沸石，沸石2020/ / /130130195195237237第57頁/共103頁第五十七頁，共104頁。圖4 4 雙重的雙電層作用水泥(shun)(shun)易于分散 第58頁/共103頁第五十八頁，共104頁。圖5 5 膠凝材料的分散(fnsn

40、)(fnsn)狀態(tài)第59頁/共103頁第五十九頁，共104頁。（3 3）超細粉的強度(qingd)(qingd)效應NO.NO.W/BW/B單方混凝土材料用量（單方混凝土材料用量（Kg/mKg/m3 3）水泥水泥水水超細粉超細粉砂砂碎石碎石高效減水劑高效減水劑1 10.420.42400400168168/ /800800100010008 82 20.420.4234034016816860MK60MK800800100010008.88.83 30.420.4234034016816860SF60SF800800100010001010NO.NO.混凝土拌合物性能混凝土拌合物性能抗壓強度（

41、抗壓強度（MPaMPa）3d3d7d7d28d28d1 1坍落度坍落度19cm19cm，泌水，板結(jié)，泌水，板結(jié)20.120.1（100%100%）35.335.3（100%100%） 37.437.4（100%100%）2 2坍落度坍落度16cm16cm，稍泌水，無板結(jié)，稍泌水，無板結(jié)28.528.5（142%142%）47.747.7（135%135%） 61.161.1（163%163%）3 3坍落度坍落度5cm5cm，無泌水，板結(jié)，無泌水，板結(jié)26.426.4（131%131%）42.342.3（120%120%） 52.452.4（140%140%）第60頁/共103頁第六十頁，共10

42、4頁。（4 4）超細粉的耐久性效應(xioyng) (xioyng) 含含MKMK（偏高嶺土超細粉（偏高嶺土超細粉) 15%) 15%的混凝土的混凝土56d56d導電量，比導電量，比基準基準(jzhn)(jzhn)混凝土明顯下降，約為基準混凝土明顯下降，約為基準(jzhn)(jzhn)混凝土導電量一半左右。說明摻入超細粉混凝土導電量一半左右。說明摻入超細粉混凝土耐久性提高?；炷聊途眯蕴岣?。 W/BW/B（% %）代號ASTMC1202 6hASTMC1202 6h總導電量（庫倫）28d28d56d56d3030純水泥1751175112841284MKMK（15%15%）8748747177

43、174040純水泥2660266021932193MKMK（15%15%）15001500123412345050純水泥3296329627002700MKMK（15%15%）1950195014501450第61頁/共103頁第六十一頁，共104頁。 以往以往(ywng)(ywng)在高性能混凝土研究中忽略了材料顆粒級配、粒度分布的問題，特別在高性能混凝土研究中忽略了材料顆粒級配、粒度分布的問題，特別是粉體材料的粒度分布未引起足夠的重視。這樣配制的混凝土中除了部分水泥和礦物是粉體材料的粒度分布未引起足夠的重視。這樣配制的混凝土中除了部分水泥和礦物摻合料參與水化反應形成水化產(chǎn)物外，實際上大量的

44、水泥和摻合料在混凝土中起到的摻合料參與水化反應形成水化產(chǎn)物外，實際上大量的水泥和摻合料在混凝土中起到的只是填料作用，而且由于其顆粒粒度分布不合理，其填充效率低下，所形成的混凝土只是填料作用，而且由于其顆粒粒度分布不合理，其填充效率低下，所形成的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)空隙率較大。研究表明，高性能混凝土需要微細填料！內(nèi)部結(jié)構(gòu)空隙率較大。研究表明，高性能混凝土需要微細填料！ 第62頁/共103頁第六十二頁，共104頁。 由于水泥和某些礦物摻合料實際上不適由于水泥和某些礦物摻合料實際上不適合做這種微細填料，首先它們不適合磨到超合做這種微細填料，首先它們不適合磨到超細，原因是超高細度的水泥和礦物摻合料會細，原因

45、是超高細度的水泥和礦物摻合料會引起水化反應加劇、凝結(jié)硬化過快、混凝土引起水化反應加劇、凝結(jié)硬化過快、混凝土溫升提高、顯著增大混凝土收縮而引起開裂溫升提高、顯著增大混凝土收縮而引起開裂等一系列問題；其次等一系列問題；其次(qc)(qc)這些材料難以粉這些材料難以粉磨到超細。因此，高性能混凝土需要具有低磨到超細。因此，高性能混凝土需要具有低反應活性的易于加工的超細填料！反應活性的易于加工的超細填料！第63頁/共103頁第六十三頁，共104頁。七、關于(guny)超細石灰石粉 超細石灰石粉是以生產(chǎn)石灰石碎石和機制砂時產(chǎn)生的細砂和石屑為原料(yunlio)，通過進一步粉磨制成的粒徑不大于10m 的細粉

46、，在混凝土中具有良好的減水和填充效應。 大量研究（如石灰石粉對水泥水化的種種物理化學作用，CaCO3與水泥水化產(chǎn)物反應生產(chǎn)的新生水化相等）表明石灰石不完全是一種惰性混合材料。后期可以生成三碳水化鋁酸鈣和單碳水化鋁酸鈣。第64頁/共103頁第六十四頁，共104頁。超細石灰石粉的研究(ynji)與應用第65頁/共103頁第六十五頁，共104頁。MixC*FA*GL*TotalBinderAggregate (Max Size 18 mm)kg/m2Water(kg/m3)Admixture (% by total binder)W/CWC+FAWC+FA+GL(kg/m3)VMASuper-pla

47、sticizerA1523815331788153 0.0381.141.01 1.010.29B153513195231792154 0.0391.301.01 0.760.30C151 101 2545061777152 0.0401.661.01 0.610.30D151 151 1924941778152 0.0412.041.01 0.510.31* C = Portland Cement; FA = Fly Ash; GL = Ground Limestone; Total Binder = C+FA+GLMario Collepardi關于自密實關于自密實(m shi)混凝土的研

48、究中使用石灰石粉混凝土的研究中使用石灰石粉第66頁/共103頁第六十六頁，共104頁。在國外石灰石粉用于大型在國外石灰石粉用于大型(dxng)工程的實例工程的實例 跨度為960+1990+960m的三跨度組成的世界跨度最大的日本明石海峽吊橋的橋墩、纜索錨固結(jié)構(gòu)體的高流動性混凝土，塊體(kui t)混凝土的配比中每m3混凝土中水泥的用量為260kg，石灰石粉的摻量為150kg，用水量為145kg 。第67頁/共103頁第六十七頁，共104頁。在國外石灰石粉用于大型在國外石灰石粉用于大型(dxng)工程的實例工程的實例 法國的西瓦克斯核電站號反應堆C50高性能混凝土的配合(pih)比中使用了CPJ

49、5細摻料水泥，含有9%的石灰石粉。而每m3混凝土中水泥用量為266kg，石灰石粉摻量為114kg，硅灰摻量為40kg，水膠比為0.38，坍落度為18-23，28天抗壓強度為67MPa，絕熱溫升為30，其它指標均符合要求。 第68頁/共103頁第六十八頁，共104頁。石灰石超細粉對中低強度石灰石超細粉對中低強度(qingd)等級混凝土性能的影響等級混凝土性能的影響第69頁/共103頁第六十九頁，共104頁。相同單位相同單位(dnwi)用水量時混凝土坍落度用水量時混凝土坍落度的變化的變化超細石灰石粉混凝土的工作(gngzu)性第70頁/共103頁第七十頁，共104頁。半小時膠砂流動半小時膠砂流動(

50、lidng)度損失度損失編號初始流動度半小時流動度流動度損失LS016011050LS1525518867LS2026520065LS2528021367從上表可知，摻有超細石灰石粉的砂漿初始流動度明顯高于基準組，但半小時流動度損失略高于基準組。通過(tnggu)凈漿黏度試驗發(fā)現(xiàn)，摻有20%超細石灰石粉的凈漿黏度，僅為不摻的三分之二注：表中單位(dnwi)均為毫米第71頁/共103頁第七十一頁，共104頁。相同相同(xin tn)(xin tn)坍落度時混凝土單坍落度時混凝土單位體積用水量位體積用水量第72頁/共103頁第七十二頁，共104頁。第73頁/共103頁第七十三頁，共104頁。超細石

51、灰石粉混凝土相同超細石灰石粉混凝土相同(xin tn)用水量下用水量下混凝土抗壓強度混凝土抗壓強度編號LS(%)3d7d28d56dX1018.729.740.747.3X21518.925.237.742.1X32018.527.138.345.7X42519.128.638.244.3注：1、表中除LS外單位(dnwi)均為MPa 2、單位(dnwi)體積用水量為140kg/m3第74頁/共103頁第七十四頁，共104頁。超細石灰石粉混凝土相同超細石灰石粉混凝土相同(xin tn)坍坍落度不同用水量下抗壓強度落度不同用水量下抗壓強度注：表中除水外強度(qingd)數(shù)據(jù)單位均為MPa編號WL

52、S3d7d28d56dX51600%16.720.629.038.6X615515%18.422.532.040.5X714520%20.524.935.042.3X814225%21.526.935.4 43.7第75頁/共103頁第七十五頁，共104頁。超細石灰石粉混凝土力早期開裂超細石灰石粉混凝土力早期開裂(ki li)性能性能相同(xin tn)坍落度不同水膠比下平板開裂試驗結(jié)果編號LS（%）W/B裂縫數(shù)量（條）最大裂縫長度(cm)裂縫總長度(cm)X500.40221387.5X8250.3533.58.5注：統(tǒng)計(tngj)面積為3600cm2； X5混凝土不摻加超細石灰石粉， X

53、8混凝土摻加超細石灰石粉100 Kg/m3。第76頁/共103頁第七十六頁，共104頁。超細石灰石粉混凝土力早期超細石灰石粉混凝土力早期(zoq)開開裂性能裂性能從試驗結(jié)果可知，摻入超細石灰石粉可顯著提高(t go)混凝土早期開裂性能第77頁/共103頁第七十七頁，共104頁。超細石灰石粉混凝土抗碳化性能超細石灰石粉混凝土抗碳化性能(xngnng)編號LS%W/B碳化深度mmX500.48.63X6150.3865.42X7200.3634.93X8250.3553.6第78頁/共103頁第七十八頁，共104頁。第79頁/共103頁第七十九頁，共104頁。第80頁/共103頁第八十頁，共104

54、頁。配合比M-EM-FM-GM-H氯離子擴散系數(shù)值10-9 (cm2/S)1.5523.6442.3842.789配合比M-I M-K M-L氯離子擴散系數(shù)值10-9 (cm2/S)2.316 2.335 1.982第81頁/共103頁第八十一頁，共104頁。第82頁/共103頁第八十二頁，共104頁。第83頁/共103頁第八十三頁，共104頁。類型 超細石灰石粉摻量0kg/m3超細石灰石粉摻量80kg/m3總進汞量總孔面積平均孔徑 (4V/A)松散密度 0.52 psia表觀密度)孔隙率0.0650 mL/g20.071 m2/g13.0nm1.9308g/mL2.2081g/mL12.5574%0.0391 mL/g8.235 m2/g19.0nm1.9222g/mL2.0782g/mL7.5071%第84頁/共103頁第八十四頁，共104頁。第85頁/共103頁第八十五頁，共104頁。第86頁/共103頁第八十六頁，共104頁。第87頁/共103頁第八十七頁，共104頁。石灰石粉是膠凝材料還是石灰石粉是膠凝材料還是(hi shi)(hi shi)微集料微集