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定义第二节掺合料以氧化硅、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。混凝土矿物掺合料的应用在早期主要是为了节约水泥，随着研究和应用的不断深入，人们发现，混凝土矿物外加剂不仅可以节约水泥，更重要的是能够改善混凝土的综合性能，从现代混凝土技术的发展来看，掺合料已经成为混凝土不可缺少的重要组分。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、沸腾炉渣等活性矿物掺合料；磨细石灰石粉、磨细石英砂粉、硅灰石粉等非活性矿物掺合料；复合矿物掺合料。种类一、粉煤灰粉煤灰是从燃煤粉电厂的锅炉烟气中收集到的细粉末。粉煤灰属于人工火山灰质材料，用做混凝土掺合料，不仅可以节省水泥，更重要的是可以改善混凝土性能。作用机理粉煤灰在混凝土中有三种基本效应：形态效应活性效应微集料效应粉煤灰效应就是以上三种分效应在一定条件下共同作用的总和。1.形态效应，粉煤灰中，特别是优质灰中含有许多球形颗粒，掺人混凝土中起到润滑作用，减少用水量，改善和易性，增加强度和耐久性。2.火山灰活性效应，粉煤灰中大多是玻璃体，具有潜在的化学势能，在碱性和硫酸盐激发剂下，能产生“二次水化反应”而具有胶凝性能。3.微填料效应，粉煤灰多呈球形，粒径细小，表面光滑，活性低的颗粒可以改善水泥混凝土中颗粒级配，减少混凝土中的孔隙，增加致密性。（二）粉煤灰品质和检验标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）指标级别IIIIII细度(45μm方孔筛筛余)，％不大于12.025.045.0需水量比，％不大于95105115烧失量，％不大于5.08.015.0含水量，％不大于1.0三氧化硫，％不大于3.0游离氧化钙，％不大于F类1.0C类4.0安定性，mm不大于C类5.0混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求对新拌混凝土性能的影响优质粉煤灰掺入混凝土，其形态效应和微集料效应可以改善混凝土拌合物的和易性，使混凝土更容易振捣密实，改善混凝土的可泵性，降低混凝土的泌水和离析。这种良好的和易性，对于泵送混凝土十分有利。因此，在泵送混凝土中掺加一定数量粉煤灰，不仅改善混凝土的可泵性，节约水泥，还延长泵送机械的使用寿命。（二）粉煤灰品质对混凝土性能的影响对混凝土强度的影响粉煤灰对混凝土强度的影响与粉煤灰品质、掺量、水灰比和养护温度有关：早期强度发展缓慢，但后期强度增长率高。粉煤灰的水化反应依赖于水泥水化产生的碱性物质的激发，而且首先要破坏粉煤灰中微珠表面致密的玻璃质表层以及水泥水化产物Ca(OH)2和C-S-H在粉煤灰颗粒表面形成的包裹层，这一过程是比较缓慢的。因此，在混凝土硬化早期，粉煤灰活性较低，生成凝胶体的速度远远低于硅酸盐水泥，其胶凝作用对强度的贡献不大，混凝土强度取决于水泥特性和掺量。同时粉煤灰掺量增大，则水泥用量相对减少，水泥水化生成的C-S-H凝胶减少，混凝土孔隙率增加。因此，在早期，随着粉煤灰掺量增大，混凝土强度呈降低的趋势。随着龄期的增长，粉煤灰活性提高，火山灰反应速度加快，活性效应和胶凝作用越来越明显，粉煤灰二次火山灰反应形成的C-S-H凝胶使混凝土后期强度增长很快。对混凝土水化热的影响粉煤灰能减少水泥水化热，从而降低混凝土温升，并能极大的推迟温峰出现的时间。对混凝土变形性能的影响掺粉煤灰能减少混凝土干缩；掺粉煤灰混凝土的弹性模量与普通混凝土相当；掺粉煤灰混凝土的徐变随龄期增长而变小。对混凝土耐久性的影响（1）对抗渗性的影响粉煤灰掺量30%情况下，28d粉煤灰混凝土的抗渗性低于普通混凝土，到90d时抗渗性逐步提高，180d粉煤灰混凝土的抗渗性有很大提高。（2）对抗冻性的影响只要粉煤灰质量合适、配合比设计合理、养护得当，特别是采用引气剂、降低水灰比，粉煤灰对混凝土抗冻性并无不利影响，甚至可以通过减少体积变形、减少裂缝及粉煤灰的三大效应，使抗冻性得以改善。（3）对抗冲磨性能的影响混凝土中掺人适量(不超过25％)的优质粉煤灰有利于抗冲磨性能改善：一方面是因为优质粉煤灰有减水增强的效果，另一方面粉煤灰中玻璃微珠质地坚硬，从而提高抗冲磨性能。（4）对抗硫酸盐侵蚀性能的影响粉煤灰对抗硫酸盐侵蚀有利：由于粉煤灰的火山灰反应，消耗了水泥混凝土中的氢氧化钙，避免或减少了混凝土中生成二次钙矾石和石膏结晶产生的体积膨胀所引起内应力；另一方面，粉煤灰改善混凝土内部孔结构与分布，也起到抗硫酸盐侵蚀作用。（5）对钢筋锈蚀的影响粉煤灰特别是大掺量粉煤灰砼，早期的渗透性较大，碳化速度非常快，很容易碳化。碳化作用使砼碱度下降，在氧气和水的共同作用下，钢筋钝化膜被破坏，保护层减少，甚至消失。但是另一方面，粉煤灰的微集料效应使砼结构密实，有助于改善砼的体积变化性能，使砼避免出现裂缝和微裂缝，有利于提高钢筋抗锈蚀能力。因此，采用符合品质要求的粉煤灰、适宜的粉煤灰掺量(一般认为不超过30％)，同时掺加减水剂、降低水胶比，选择合理的配合比，加强施工质量控制，设有一定厚度的保护层(一般在40mm以上)，可避免粉煤灰对钢筋的不利影响。（6）对碱—骨料反应的影响所谓碱—骨料反应（AAR），是指活性氧化硅成分较高的活性骨料与混凝土微孔中的碱溶液反应，发生体积膨胀，导致混凝土胀裂，从而导致失去强度、弹性模量和耐久性。☎混凝土工程发生碱一骨料反应破坏必须具有三个条件（p42）配制混凝土时由水泥、骨料、外加剂和拌和用水带进混凝土中一定数量的碱，或者混凝土处于碱渗入的环境中；一定数量的碱活性骨料存在；潮湿环境，可以供应反应物吸水膨胀时所需的水分。粉煤灰的掺入可以抑制混凝土的碱—集料反应。这主要是因为：活性效应：与普通混凝土相比，粉煤灰混凝土中水泥用量减少，同时粉煤灰的二次水化反应消耗掉一部分Ca(OH)2，引起混凝土中碱性溶液稀释，降低孔溶液的pH值。微集料效应：粉煤灰优良的微集料效应提高了混凝土的致密性，减少裂缝的出现，使水不易渗入，提高了混凝土的不渗水性，从而有利于抑制碱-集料反应的发生。但是，粉煤灰的抑制作用，与粉煤灰掺量和自身性能有关。研究资料表明，粉煤灰掺量至少25％，低钙和较少碱含量的粉煤灰，具有明显的抑制骨料一碱活性反应。由于粉煤灰化学成分有差异，在使用前应经试验论证。二、硅粉定义硅粉是硅合金与硅铁合金制造过程中，从电弧炉烟气中收集的以无定形二氧化硅为主的微细球形颗粒。又称凝聚硅灰或硅灰。（一）硅粉的的物理性能硅粉是一种烟灰色超细粉末，随着含碳量的多少，颜色略有深浅变化。微硅粉的主要化学成分是SiO2，含量可达90%以上，具有极强的表面活性。其它元素包括Fe2O3、Al2O3、CaO、K2O、Na2O、MgO等。硅粉颗粒绝大部分小于1μm，最细0.01μm，比表面积很大，是水泥比表面积的70一90倍，所以它具有良好的火山灰活性和充填性。（二）硅粉的的品质要求p24表2-14根据国家标准（GB/T18736—2002）和水利水电部门《关于试行水工混凝土硅粉品质标准暂行规定》的要求，水工混凝土硅粉标准如下：化学性能指标%物理性能指标胶砂性能指标%SiO2≥85比表面积≥15000m2/kg需水量比≤125烧矢量≤6含水率≤3%28d活性指数≥85Cl-≤0.02对混凝土强度的影响硅粉是一种高活性火山灰质材料，且比表面积很大，所以早期就具有较强的火山灰效应：掺硅粉混凝土1d抗压强度与不掺的混凝土抗压强度接近；7d就超过不掺硅粉混凝土抗压强度，后期抗压强度随龄期增加而增长。硅粉混凝土的抗拉强度发展与抗压强度相似。（三）硅粉对混凝土性能的影响对混凝土耐久性的影响硅粉对引气剂有吸附作用，达到要求含气量时，要增加引气剂掺量。对于硅粉混凝土来说，只要达到要求的含气量抗冻性就不会降低，只会提高。硅粉混凝土的干缩要比不掺硅粉混凝土大一些，使混凝土体积稳定性降低。硅粉混凝土具有较高的抗硫酸盐和氯盐的侵蚀性。硅粉对抑制混凝土碱一骨料反应是有效的。硅粉混凝土具有较高的抗冲磨和抗气蚀性。定义：矿渣粉简称矿粉，是指粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（可以添加少量石膏或助磨剂一起粉磨）达到规定细度并符合规定活性指数的粉体材料。三、矿渣粉（一）矿渣的的质量指标《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2008）p25表2-16矿渣的活性指数（SAI）矿渣的活性指数与粉煤灰的火山灰活性指数相似，是掺有一定比例磨细矿渣的水泥砂浆强度与未掺矿渣的纯硅酸盐水泥砂浆强度比的百分率。——以此划分矿渣的等级（二）矿渣粉对混凝土性能的影响对水泥水化热的影响矿粉能在一定程度上降低水化热和混凝土水化温升，并推迟温峰出现的时间。水化热随着矿渣粉的掺量增加而逐渐降低，但是水化热下降的幅度小于矿渣粉掺量。与粉煤灰相比，降低作用较小。对混凝土强度的影响p26表2-19矿粉对混凝土强度的影响与粉煤灰相似。随龄期延长，掺矿渣粉混凝土抗压强度降低率逐渐减小。同时，混凝土拉压强度比不掺矿渣粉的均有所提高，有利于混凝土抗裂性的提高。对混凝土收缩和抗裂性的影响矿粉能抑制混凝土收缩；提高混凝土的抗裂性，但是S75级矿粉会增大混凝土泌水，且早期强度低，对混凝土的抗裂性是不利的。对混凝土耐久性的影响矿粉可以提高混凝土的抗渗性，从而提高混凝土的抗碳化性能、抗冻性和抗腐蚀性。掺矿渣粉混凝土具有独特的抗氯离子侵蚀的效果。矿粉掺量越高，混凝土抗硫酸盐腐蚀能力越强。因此可以广泛应用于有防腐和抗硫酸盐侵蚀要求的海洋工程和地下工程。由于矿粉的化学活性高于粉煤灰，混凝土致密性也较高，因此相同掺量矿粉混凝土的抗碳化能力和护筋性高于粉煤灰混凝土。矿粉能有效抑制混凝土的碱集料反应。