混凝土组成材料课件

第一章

组成材料第一章组成材料主要内容水泥

细骨料

粗骨料

水外加剂掺合料混凝土纤维主要内容水泥组成及作用

水泥浆体:硬化前:润滑作用，赋予混凝土拌合物流动性，填充骨料空隙。硬化后：胶结增强作用砂:其作用是填充粗骨料空隙减少水泥浆干缩。石:起骨架作用，保证混凝土的体积稳定性。外加剂与掺和料:改善、调节混凝土的性能Fig.4砼的结构组成及作用水泥浆体:Fig.4砼的结构

1.水泥强度等级选择根据混凝土的强度等级，选择合适的水泥等级。对普通混凝土,水泥等级＝1.5-2倍的混凝土强度等级。对高强混凝土,水泥等级＝0.9-1.5倍的混凝土强度等级品种选择根据工程环境的要求选择合适的水泥品种。工程中最常用的是六大水泥。≤C30C35~C45

C50~C75≥C8032.532.5、42.542.5、52.552.5、62.51.水泥强度等级选择≤C30C35~C45C5

1.水泥选用优质水泥优质水泥的特点：配制混凝土时需水量低、流动性好、与外加剂有较好的相容性；具有较高的胶砂强度，在配制混凝土时，能减少水泥用量，增大矿物掺合料的用量；水泥的颗粒分布合理，以获得更好的工作性和耐久性；严格限制水泥中的有害组分如碱含量、氯离子含量等。1.水泥选用优质水泥六大常用水泥(一)定义及组成国标GB175-2006规定：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥，也称波特兰水泥。

不掺加混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号P·I；

掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为II型硅酸盐水泥，代号P•II。普通水泥＝硅酸盐水泥熟料＋6~15%活性混合材料+适量石膏，代号P·O。六大常用水泥矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥

矿渣水泥＝硅酸盐水泥熟料＋20～70%粒化高炉矿渣＋适量石膏，代号P·S。

火山灰水泥＝硅酸盐水泥熟料+20~50%火山灰质混合材料+适量石膏，代号P·P。

粉煤灰水泥＝硅酸盐水泥熟料+20~40%粉煤灰+适量石膏，代号P·F。矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点

由上可知：掺活性混合材料的水泥较硅酸盐水泥的凝结硬化速度慢、早期强度低。但高温下，水化速度明显加快、强度提高；而低温下，水化速度很慢。故活性混合材料适合高温养护。硅酸盐水泥中加入活性混合材料硅酸盐水泥水化一次水化二次水化掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点由上可知各种硅酸盐水泥的性质、应用及存放硅酸盐水泥：1.强度高

适用于高强混凝土和预应力钢筋混凝土工程。2.硬化快

适用于要求凝结快、早强高以及冬季施工等工程。3.抗冻性好

适用于冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程4.耐蚀性差

不适用于与淡水及海水等腐蚀性介质接触的工程。5.耐热性差

不适用于有耐热要求的混凝土工程。6.水化热大

不适用于大体积混凝土工程，但有利于冬季施工。7.耐磨性好

适用于公路、地面工程。8.抗碳化性好

对钢筋的保护作用强，适合CO2浓度高的环境。各种硅酸盐水泥的性质、应用及存放普通硅酸盐水泥的性质与硅酸盐水泥基本相同，略有差别。主要表现为：(1)早期强度低；(2)耐腐蚀性略有提高；(3)耐热性稍好；(4)水化热略低；(5)抗冻性、耐磨性、抗碳化性略有降低。由于普通水泥的性质与硅酸盐水泥差别不大。因此在应用方面两种水泥基本相同。但是有一些硅酸盐水泥不能用的地方，普通水泥可以用，使得普通水泥成为建筑行业应用面最广、使用量最大的水泥品种。普通硅酸盐水泥矿渣、火山灰、粉煤灰水泥1.三种水泥的共性

凝结硬化慢、早期强度低，后期强度发展较快对温度敏感，适合高温养护耐腐蚀性好水化热小抗冻性差、耐磨性差抗碳化能力差矿渣、火山灰、粉煤灰水泥2.三种水泥的特性

矿渣水泥矿渣水泥的抗渗性较差，不宜用于有抗渗性要求的混凝土工程；但耐热性好，可用于温度不高于200℃的混凝土工程中。火山灰水泥

火山灰水泥的抗渗性好，可用于有抗渗要求的混凝土工程；但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。粉煤灰水泥

粉煤灰水泥的干缩小、抗裂性好；且早期强度和水化热最低，特别适用于大体积混凝土工程。2.三种水泥的特性

常用水泥混凝土的选用参考表水泥品种使用部位及环境硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥工程特点1.厚大体积混凝土×△☆☆☆2.快硬混凝土☆△×××3.高强（高于C40）混凝土☆△△××4.有抗渗要求的混凝土☆☆×☆☆5.耐磨混凝土☆☆△×环境条件1.在普通气候环境中混凝土△☆△△2.在干躁环境中混凝土△☆△××3.在高湿度环境中或永远在水下混凝土△△☆4.在严寒地区的露天混凝土，寒冷地区处在水位升降范围内的混凝土☆☆△××5.严寒地区在水位升降范围内的混凝土☆☆×××注：☆号表示优先选用；△表示可以使用；×表示不得使用。

常用水泥混凝土的选用参考表水泥品种硅酸盐普通矿渣火山灰

1.水泥水泥的储存和使用在水泥的运输和贮存过程中，一定要注意防潮、防水。水泥的贮存时间一般不应超过3个月。贮存3个月强度约降低10％～20％；贮存6个月强度约降低15％～30％；贮存1年强度降低40％。1.水泥水泥的储存和使用

2.

骨料定义与标准分类质量要求有害杂质颗粒形状与表面特征级配粗细程度2.骨料定义与标准

粒径为0.16～5.00mm的岩石颗粒称为细骨料，简称砂。砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类用于强度等级为C30～C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。按产源分按技术要求分细骨料-砂砂天然砂人工砂机制砂混合砂河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等Ⅰ类砂的技术质量要求1.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600μm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。具体指标见表。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（质量计，%）＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量（质量计，%）0＜1.0＜2.0天然砂含泥量和泥块含量砂的技术质量要求1.含泥量、泥块含量及石粉含量项砂的技术质量要求项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类亚甲蓝试验MB值＜1.40或合格石粉含量（%）＜3.0＜5.0＜7.0泥块含量（%）0＜1.0＜2.0MB值≥1.40或不合格石粉含量（%）＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量（%）0＜1.0＜2.0人工砂石粉含量和泥块含量砂的技术质量要求项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类亚甲蓝砂的技术质量要求

2.有害物质含量砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。见下表。项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类云母（%)（质量计）＜1.0＜2.0＜2.0轻物质（%)（质量计）＜1.0＜1.0＜1.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐（SO3质量计）＜0.5＜0.5＜0.5氯化物（氯离子质量计）＜0.01＜0.02＜0.06砂的技术质量要求2.有害物质含量项砂的技术质量要求3.砂的颗粒级配和粗细程度

国标规定，砂的颗粒级配和粗细程度用筛分析的方法进行测定。即采用一套孔径为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm的标准筛，将500g干砂由粗到细依次筛分，然后称量筛余量，计算分计筛余、累计筛余、细度模数。

砂的颗粒级配是指不同粒径的砂相互之间搭配情况。

砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起后的总体平均粗细程度。砂的技术质量要求3.砂的颗粒级配和粗细程度1、颗粒级配与粗细程度颗粒级配较好的集料级配应当是：（1）集料的孔隙率要小，以节约水泥用量;（2）集料的总表面积要小，以减少润湿集料表面的需水量；（3）要有适当含量的细集料，以满足混凝土工作性的要求。集料的空隙率与级配、颗粒形状及排列方式有关。同一粒径的球形颗粒，若他们的中心排列成立方体，则具有最松散的状态，空隙率达48%。若他们的中心排列成四面体形则具有最密实的状态，空隙率为26%。1、颗粒级配与粗细程度颗粒级配颗粒级配颗粒级配的试验方法

筛分析法：采用一套标准筛（方孔孔径为：9.5mm,4.75mm,2.36mm,1.18mm,0.60mm,0.30mm,0.15mm）测量砂的分计筛余，计算分计筛余百分率和累计筛余百分率。级配曲线：以累计筛余百分率为纵坐标，以筛孔尺寸为横坐标作图即为级配曲线。级配区：按600μm筛孔的累计筛余百分率划分为3个级配区。1区，2区和3区。

颗粒级配颗粒级配的试验方法表1.1分计筛余与累计筛余的关系筛孔尺寸mm筛余量（g）

分计筛余百分率（%）累计筛余百分率（%）4.75m1a1A1=a12.36m2a2A2=a1+a21.18m3a3A3=a1+a2+a30.60m4a4A4=a1+a2+a3+a40.30m5a5A5=a1+a2+a3+a4+a50.15m6a6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6表1.1分计筛余与累计筛余的关系筛孔尺寸筛余量（g）分

砂的级配曲线

ⅢⅡⅠ

0204060801000.150.300.601.182.364.759.50

砂的级配曲线ⅢⅡⅠ0204060801000.15Ⅰ区:粗砂为主,易泌水,不易密实成型，可配制富混凝土

Ⅱ区:中砂为主,最适合配制普通混凝土

Ⅲ区:细砂为主,配制的混凝土拌合物粘性大,保水性好,但易干缩级配曲线分析Ⅰ区:粗砂为主,易泌水,不易密实成型，可配制富混凝土级配曲线

粗细程度定义:不同粒径的砂混合在一起后总体的粗细程度.表示方法:用细度模数或平均粒径表示。细度模数:

粗细程度的划分粗细程度f粗砂f=3.1~3.7中砂f=2.3~3.0细砂f=1.6~2.2特细砂f=0.7~1.5粗细程度定义:不同粒径的砂混合在一起后总体的粗细程度.粗粗细程度平均粒径砂的平均粒径按下式计算：按平均粒径，砂可分为：粗砂：da≥0.50mm;中砂：da=0.35-0.49

mm

细砂:da=0.25-0.34mm粗细程度平均粒径例题：特制砼采用河砂，取砂样烘干，特取500g，按规定步骤进行了筛分，称得各筛号上的筛余量如下表。求:（1）该砂的细度模数；（2）判断该砂的级配是否合格？（3）绘制筛分曲线图。筛孔尺寸（mm）4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

〈0.15

筛

编

号

1

2

3

4

5

6

7

筛余量（

g）

15

75

70

100

120

100

20

例题：特制砼采用河砂，取砂样烘干，特取500g，按规定步骤进(1)计算砂的细度模数

（2）判断：用各筛号的A值与表1.17对比，该砂的累计筛余百分率落在Ⅱ区，该砂级配合格。

因Mk

=2.67，所以是中砂

(1)计算砂的细度模数

（2）判断：用各筛号的A值（3）绘制筛分曲线图(如图）筛

分

曲

线（3）绘制筛分曲线图(如图）筛分曲线砂的质量要求2、有害物质含量、坚固性有害物质含量定义：骨料中妨碍水泥水化或引起水泥石腐蚀，降低水泥石与骨料粘附性的各种物质。种类：云母、粘土、淤泥、硫化物和硫酸盐、氯化物、有机物等。

危害性：妨碍水泥与骨料的粘结，影响混凝土强度；增大用水量，收缩增大；引起水泥石腐蚀。坚固性：指砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破坏的能力。有害杂质含量及坚固性应符合GB/T14684-2001

要求。砂的质量要求2、有害物质含量、坚固性3.粗骨料－石定义：粒径大于5.00mm的岩石颗粒。标准《混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52《建筑工程用卵石碎石》GB/T14685-2001分类按来源分碎石和卵石，工程中常用碎石配制混凝土按技术要求分为3类:Ⅰ:用于＞C60的混凝土Ⅱ:用于C30－C60的混凝土Ⅲ:用于＜C30的混凝土3.粗骨料－石定义：粒径大于5.00mm的岩石颗粒。粗骨料的质量要求1、有害杂质含量2、颗粒形状与表面特征3、最大粒径与颗粒级配4、坚固性和强度5、碱活性粗骨料的质量要求1、有害杂质含量粗骨料的质量要求1、有害杂质种类及含量限制含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量及有害物含量等均应符合GB/T14685-2001(或JGJ52-92)的要求。2、颗粒形状与表面特征卵石：表面光滑，混凝土拌合物和易性好，但对提高混凝土强度不利。

碎石：粗糙，有棱角，有利于提高混凝土强度，但对混凝土拌合物的和易性不利。可用于制备高强混凝土。粗骨料的质量要求1、有害杂质粗骨料的质量要求若存在较多的针状或片状颗粒，会降低混凝土的和易性以及强度，对耐久性不利。针状：长度为平均粒径的2.4倍。片状：厚度为平均粒径的0.4倍NeedleandSliceShapeParticles粗骨料的质量要求若存在较多的针状或片状颗粒，会降低混凝土的和粗骨料的质量要求3、最大粒径与颗粒级配◆最大粒径石子公称粒级的上限Dmax如5～20是常用的一种粒级,20mm是该粒级的上限，即最大粒径。5～20limitofnominalgradationUpperlimitofnominalgradation粗骨料的质量要求3、最大粒径与颗粒级配5～20limito粗骨料的质量要求最大粒径Dmax的限制条件：Ⅰ.经济性:Dmax增大,表面积减小,水泥用量减少。过大，结构不均匀，强度下降。Ⅱ.结构限制:Dmax≯1/4结构截面最小尺寸;Dmax≯3/4钢筋最小净距;Dmax=1/2实心板厚度，且Dmax≯50mm。Ⅲ.施工方面：Dmax过大，在搅拌、运输以及振捣时易产生离析或易损坏叶片、堵塞泵管或振捣不实。

粗骨料的质量要求最大粒径Dmax的限制条件：

◆颗粒级配碎石及卵石的级配要求见（GB/T14685-2001)级配实验方法及有关参数的计算与细骨料相同,只是筛孔尺寸和级配要求不同。标准筛:

2.36（2.5）、4.75（5）、9.5（10）、16（15）、19（20）、26.5（25）、31.5、37.5（40）、53（50）、63、75（80）及90（100）等共12个。粗骨料的质量要求

◆颗粒级配粗骨料的质量要求粗骨料的质量要求

石子级配分为：●连续级配:从小到大每个粒级的石子均占一定的比例，和易性好，适合配制普通混凝土●单粒级:剔除某些粒级的颗粒,使空隙率下降,易产生离析。可配制高强混凝土或干硬性混凝土,须强力振捣.粗骨料的质量要求石子级配分为：粗骨料的质量要求4、坚固性和强度◆坚固性

骨料在气候、环境变化或物理因素作用下抵抗破坏的能力。采用硫酸钠溶液浸泡，5次循环，其质量符合表1.28◆强度（1）岩石的立方体强度：将岩石制成边长5cm的立方体，水饱和状态浸泡48h测抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比普通混凝土≮1.5fcu

高强混凝土≮2.0fcu5cm×5cm×5cm粗骨料的质量要求4、坚固性和强度5cm×5cm×5cm粗骨料的质量要求石子强度根据岩石种类，参照下表选择。岩石的品种强度水成岩≮80MPa变质岩或深成的火成岩≮60MPa火成岩≮30MPa粗骨料的质量要求石子强度根据岩石种类，参照下表选择。岩石的品粗骨料的质量要求（2）压碎指标试验方法：将直径为9.5-13.2mm（10-20mm）的碎石分三层装入标准圆筒内，按一定方法加压至400kN，再过2.36（2.50）mm的筛。压碎指标

m0－压碎前干燥石料的质量；m1－压碎后干燥石料的质量；压碎指标的要求见表1.26/27PressSife粗骨料的质量要求（2）压碎指标试验方法：将直径为9.5-13粗骨料的质量要求5、碱活性

碱—骨料反应定义水泥中碱性物质(氧化钠或氧化钾)过多，且粗骨料中含有活性成分（活性氧化硅或活性碳酸盐）,二者反应生成碱—硅酸凝胶或碱碳酸,引起体积膨胀,使混凝土开裂，最终破坏的现象.粗骨料的质量要求5、碱活性检验方法：若集料中含有活性氧化硅，采用化学法或砂浆棒法检验；若含有活性碳酸盐时，采用岩石柱法应严格控制水泥中碱的含量和集料中碱活性物质的含量。

碱骨料反应示意图碱骨料反应示意图 轻骨料常见类型：1、天然轻骨料（浮石）2、人造轻骨料（陶粒、膨胀珍珠岩）3、工业废渣轻骨料（矿渣、膨胀矿渣住、自然煤矸石）轻骨料又称为轻集料，是堆积密度不大于1100Kg/m3的轻粗骨料和堆积密度不大于1200Kg/m3的轻细骨料的总称。 轻骨料常见类型：轻骨料又称为轻集料，是堆积密度不大于110骨料的含水状态骨料的含水状态影响混凝土的配合比。一般工业与民用建筑采用干燥状态的骨料进行设计。水利工程、公路工程以饱和面干为基准。骨料的含水率与吸水率取决于骨料的孔隙结构、孔隙大小和数量，并影响到混凝土的耐久性。骨料的含水状态骨料的含水状态影响混凝土的配合比。一般工业与民4、拌合与养护用水

拌制混凝土用水必须选用洁净水，凡Ph＜4的酸性水、硫酸盐含量＞1%的工业废水不能使用。拌制钢筋混凝土及预应力混凝土不应使用硫酸盐、氯盐和氧化物的水。水中物质含量限制4、拌合与养护用水

4、拌合与养护用水

拌制混凝土用水满足要求：（1）拌合用水水质满足表1.33.（2）地表水和地下水、再生水放射性符合现行GB5749《生活饮用水卫生标准》（3）与饮用水样进行水泥胶砂强度对比试验（4）与饮用水样进行水泥凝结时间对比试验（5）表面不应有油脂、漂浮物、气泡以及明显的颜色和异味。4、拌合与养护用水

案例：

某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，请分析此异常现象的原因。案例分析分析：

由于养护水淋于曾装食糖的麻袋，养护水已成糖水，而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常。

案例：案例分析分析：5、外掺料外加剂

矿物掺合料概述减水剂早强剂引气剂缓凝剂速凝剂膨胀剂防冻剂5、外掺料外加剂概述外加剂的发展历程：国际：上个世纪30年代开始我国：上个世纪50年代开始

70年代外加剂行业开始兴起

1982年成立了中国混凝土外加剂学会

1986年成立了中国混凝土外加剂协会经过近30年的努力，我国的外加剂行业已经得到长足的发展。外加剂的发展历程：混凝土外加剂定义

在拌制混凝土过程之前或者拌制过程中掺入的，用以改善新拌混凝土性能的化学物质，称为混凝土化学外加剂，简称混凝土外加剂或外加剂。其掺量一般不大于水泥质量的5%。分类

改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。混凝土外加剂定义分类外加剂的选择与使用选择时应注意的问题外加剂的品种应根据工程设计和施工要求，如改善混凝土性能、节约水泥、提高耐久性、调节凝结时间等进行选择，并通过试验及技术经济比较确定。严禁使用对人体产生危害、对环境产生污染的外加剂。如有些早强剂、防冻剂中含有有毒的重铬酸盐、亚硝酸盐；而用尿素作为主要成分的防冻剂，在建筑物使用过程中会逸出氨气，污染环境、危害人体健康。外加剂的选择与使用选择时应注意的问题外加剂的选择与使用C3A含量高的水泥减水效果差。减水剂加入到水泥—水系统后，首先被C3A吸附。在减水剂掺量不变的条件下，C3A含量高的水泥，由于减水剂被C3A吸附的量大，必然使得用于分散C3S和C2S等其它组分的量减少。掺入矿渣混合材料的水泥加入减水剂后，可提高减水剂的早强效果。用硬石膏或工业副产石膏作调凝剂的水泥，对不同种类的减水剂使用效果不同，如掺入木钙、糖蜜缓凝剂时水泥会出现速凝、不减水等现象。外加剂的选择与使用外加剂的选择与使用

对于掺早强剂、防冻剂的混凝土，应优先采用早期强度发展快的水泥，以提早达到所要求的强度。对于掺膨胀剂的混凝土，同一掺量、同一种膨胀剂，膨胀率随水泥中铝酸盐矿物、三氧化硫含量的提高而增大。不同品种外加剂复合使用时，应注意其相容性及对混凝土性能的影响，使用前应进行试验，满足要求时方可使用。外加剂的选择与使用

对于掺早强剂、防冻剂的混凝土，应优先采外加剂的选择与使用--掺量

每种外加剂都有适宜的掺量，即使同一种外加剂，不同的用途有不同的适宜的掺量。掺量过大，不仅在经济上不合理，而且可能造成质量事故。如对有引气、缓凝作用的减水剂。尤其要注意不能超掺量。如木钙掺量大于水泥重量的0.5%，会引入过量空气而使初凝缓慢，降低混凝土强度。高效减水剂掺量过小，失去高效能作用，而掺量过大（＞1.5%），则会由于泌水而影响质量。因此，外加剂的掺量应按供货单位推荐掺量、根据使用要求、施工条件、混凝土原材料等因素通过试验确定。外加剂的选择与使用--掺量

每种外加剂都有适宜的掺量，即使同外加剂的选择与使用--掺量对含有氯离子、硫酸根等离子的外加剂应符合《混凝土外加剂应用技术规范》及有关标准的规定。尤其是氯离子，过量会引起钢筋锈蚀。处于与水接触或潮湿环境中的混凝土，当使用碱活性骨料时，混凝土含碱量越大，碱－骨料反应产生的危害也越大。一般应小于3kg/m3，重要工程应小于2.5kg/m3。由外加剂带入的碱含量（以当量氧化钠计）不宜超过1kg/m3。外加剂的选择与使用--掺量外加剂的选择与使用—掺法

先掺法

先掺法即外加剂干粉与水泥混合，然后再与砂、石、水一起搅拌。

优点是省去了减水剂的溶解、贮存、冬季施工时的防冻等工序及设施。

缺点是高效减水剂在某些水泥中采用先掺法时塑化效果较差；当减水剂中有粗颗粒时，在拌合物中不易分散，影响混凝土的质量。

外加剂的选择与使用—掺法

先掺法先掺法即外加剂干粉与水泥外加剂的选择与使用同掺法

同掺法即在搅拌混凝土时将外加剂溶液（粉剂应预先溶解）与水一起掺入到混凝土中，是最为常见的一种掺加方法。缺点是增加了减水剂溶解、贮存等环节。减水剂中的不溶物及溶解度较小的物质在存放过程中易发生沉淀，造成掺量不准。对某些水泥，用此方法掺高效减水剂的混凝土塑化效果较差。

优点是与滞水法相比，搅拌时间短，搅拌机生产效率高。与先掺法相比，容易搅拌均匀。计量和控制也比较方便。外加剂的选择与使用外加剂的选择与使用滞水法

搅拌过程中外加剂滞后于水1～3min加入。以溶液加入时称溶液滞水法；以干粉掺入时称为干粉滞水法。

优点是能提高高效外加剂在某些水泥中的使用效果，减少外加剂的掺量，提高外加剂对水泥的适应性等。

缺点是搅拌时间较长，搅拌机生产效率低。采用此法时要严格控制外加剂的掺量，切忌过量，否则将加剧拌合物的泌水和缓凝现象。外加剂的选择与使用外加剂的选择与使用

后掺法

后掺法即在混凝土搅拌好后再将外加剂一次或分数次加入到混凝土中（须经二次或多次搅拌）。

优点能克服混凝土在运输过程中的分层离析和坍落度损失，提高减水剂的使用效果。并能起到降低减水剂掺量，提高减水剂对混凝土的适应性等。适宜于运输距离远、运输时间长、坍落度大，以搅拌运输车运输的混凝土。采用后掺法时，第一次搅拌至加减水剂后进行二次搅拌的时间间隔不能超过45min，气温高时间隔时间应更短些。加减水剂后二次搅拌的时间要充分，以确保拌和均匀。外加剂的选择与使用

后掺法后掺法即在混凝土搅拌好后再将外一、减水剂定义

在不影响混凝土拌合物和易性的条件下，具有减水及增强作用的外加剂，称为减水剂或塑化剂。

分类按减水程度可分为：普通减水剂（减水率5%~10%）和高效减水剂（减水率大于10%）。按化学成分可分为：木质素磺酸盐系、多环芳香族磺酸盐系、水溶性树脂磺酸盐系、羧酸盐系、糖蜜系、腐植酸系等减水剂。一、减水剂定义分类混凝土用减水剂大都是表面活性剂。表面活性剂的基本知识

表面活性剂分子由憎水团基和亲水基基团组成，溶于水后可定向排列于液体表面或两相界面上，从而显著降低表面张力或界面张力；或能起到湿润、分散、乳化、润滑、起泡等作用。

亲水基团憎水基团水泥颗粒或油水空气定向单分子层吸附膜

表面活性剂分为憎水性和亲水性；后者又按亲水基团能否在水中电离分为离子型(按亲水集团的电性分阴离子型、阳离子型和两性型)和非离子型。混凝土用减水剂大都是表面活性剂。表面活性剂分絮凝状结构降低了水泥颗粒的表面能，使之易于分散；水泥颗粒表面带有同性电荷，产生静电斥力，破坏了水泥浆中的絮凝结构，释放出被包裹着的水；减水剂的亲水基又吸附了大量极性水分子，增加了水泥颗粒表面溶剂化水膜的厚度，润滑作用增强，使水泥颗粒间易于滑动；表面活性剂降低了水的表面张力和水与水泥颗粒间的界面张力，水泥颗粒更易于润湿。减水剂的作用机理絮凝状结构降低了水泥颗粒的表面能，使之易于分散；减水剂的作用减水剂的作用效果减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量5％～25％。提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100mm～200mm。节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥5％～20％。改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。减水剂的作用效果减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。减水剂的技术经济效果组别水泥用量（kg/m3）水灰比坍落度（mm）抗压强度（MPa）1.基准混凝土（不掺减水剂）3000.6250372.提高流动性3000.62100383.提高强度3000.5650464.节约水泥2700.625037.5减水剂的技术经济效果组别水泥用量水灰比坍落度抗压强度1.基减水剂对塑性混凝土性能的影响减水剂缓凝的原因：

减水剂延缓凝结时间主要是在水泥水化的潜伏期。此时，水泥颗粒表面定向吸附着一层减水剂分子，加之水化初期生成的水化矿物，形成了一层具有一定强度的表面保护膜。一定程度地阻碍着水分子进一步渗入到水泥颗粒内部，从而延缓了水泥的凝结硬化时间。减水剂对塑性混凝土性能的影响减水剂缓凝的原因：收缩与徐变

：

一般认为，混凝土掺减水剂后早期收缩略有增加。但随着混凝土龄期的延长，越来越接近不掺者，有时甚至更小。因此，从总的收缩值看，基本上与不掺者接近，或略有增大的趋势。掺入非引气型减水剂时，由于水灰比降低而使混凝土强度明显提高，因而在同一龄期和施加相同应力情况下，徐变将有所减少。若掺入引气型减水剂，则由于混凝土含气量的增加，徐变将有较大增加。减水剂对塑性混凝土性能的影响收缩与徐变：减水剂对塑性混凝土性能的影响减水剂对塑性混凝土性能的影响耐久性：

由于减水剂的减水增强效果及引入一定数量的微小气泡，使得混凝土的耐久性特别是抗冻性有明显提高。但引入的空气量宜控制在2％～6％，在此范围内既可以改善混凝土的耐久性，又可使混凝土强度不致下降。过大，则因强度下降产生不利影响。水灰比的降低，改善了混凝土的内部结构，从而提高了混凝土的抗渗性及抵抗各种有害介质浸析的能力。例如，，在5％和10％硫酸盐溶液和海水中经过近百次循环，结果不掺减水剂的混凝土试件强度下降，而掺有减水剂的试件强度则略有提高。

另外，减水剂对混凝土的抗碳化、钢筋锈蚀、弹性模量等性能均有提高和改善。减水剂对塑性混凝土性能的影响耐久性：常用减水剂1.木质素磺酸钙

木质素磺酸钙，又称M型减水剂，简称木钙或M剂，由木浆废液经磺化干燥制成，属阴离子型表面活性剂，使用普遍。性能适宜掺量0.2～0.3%减水率10%缓凝1h～3h含气量增加1%～3%应用广泛用于一般混凝土工程，特别是有缓凝要求的混凝土(大体积混凝土、夏季施工混凝土、滑模施工混凝土等)。常用减水剂1.木质素磺酸钙木质素磺酸盐减水剂环保作用每生产1吨木质素磺酸盐减水剂可以消纳2.5吨造纸废液（浓度40%）避免了废液直接排入江河中造成环境污染在取得良好经济效益的同时，为保护环境做出了突出的贡献。木质素磺酸盐减水剂环保作用每生产1吨木质素磺酸盐减水剂可以消

2.萘系减水剂主要成分为聚烷基芳基磺酸盐，属阴离子型表面活性剂。对水泥的分散、减水、早强、增强作用均优于木钙，属高效减水剂。目前，国内品种已达几十种，常用牌号有FDN、UNF、NF、NNO、MF、建I、JN、AF、HN等。性能适宜掺量0.5~1.0%减水率10~25%，增强率大于20%，节省水泥12~20%大部分为非引气型，不影响强度应用主要适用于配制高强混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、早强混凝土、冬季施工混凝土、蒸汽养护混凝土及防水混凝土等。2.萘系减水剂3.水溶性树脂系减水剂主要为三聚氰胺甲醛树脂磺酸盐，属非引气型早强高效减水剂。我国生产的产品主要有SM剂，是阴离子型表面活性剂。其分散、减水、早强、增强效果比萘系减水剂好。性能适宜掺量0.5~2.0%减水率20~27%，节省水泥25%左右早强型，7d强度可达28d强度28d强度增加30%~60%价格高应用适用于特殊工程，如高强混凝土、早强混凝土、流态混凝土及耐火混凝土等。3.水溶性树脂系减水剂4.糖蜜系减水剂以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有TF、ST、3FG等。性能适宜掺量0.2~0.3%减水率6~10%，28d强度提高10~20%，节省水泥10%缓凝3h以上对钢筋无锈蚀作用应用适用于有缓凝要求的混凝土。4.糖蜜系减水剂二、早强剂定义早强剂是指能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。分类无机盐类早强剂有机物类早强剂复合早强剂应用冬季施工紧急抢修工程工期要求紧的工程二、早强剂定义分类应用常用早强剂的品种、掺量及作用效果

种类无机盐类早强剂有机物类早强剂复合早强剂主要品种氯化钙、硫酸钠三乙醇胺、三异丙醇胺、尿素等二水石膏+亚硝酸钠+三乙醇胺适宜掺量氯化钙1％～2％；硫酸钠0.5％～2％0.02％～0.05％2％二水石膏+1％亚硝酸钠+0.05％三乙醇胺作用效果氯化钙：可使2d～3d强度提高40％～100％，7d强度提高25％能使3d强度提高50％注意事项氯盐会锈蚀钢筋，掺量必须符合有关规定对钢筋无锈蚀作用早强效果显著，适用于严格禁止使用氯盐的钢筋混凝土常用早强剂的品种、掺量及作用效果种类无机盐类早强剂引气剂定义

在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡0.05～1.0mm，以减少混凝土拌合物的泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂，属憎水性表面活性剂。常用类型及性能松香皂和松香热聚物等掺量为（0.5~1.5）/万使混凝土含气量达到3%~6%应用抗冻混凝土泵送混凝土港工混凝土混凝土性能提高抗冻性1~6倍提高抗渗性1倍含气量每增加1%，强度下降3%~5%引气剂定义常用类型及性能应用混凝土性能定义指在混凝土拌和物中引入小气泡的物质。大量分散独立微小均匀引气剂Definition定义指在混凝土拌和物中引入小气泡的物质。引气剂Definit引气剂它是憎水性表面活性物质减小表面张力能定向吸附于气泡表面使混合搅拌过程中进入的空气形成不易破裂、微小、独立且均匀分布的气泡。机理引气剂它是憎水性表面活性物质机理

作用机理：引气剂属憎水性表面活性剂，表面活性作用类似减水剂，区别在于减水剂的界面活性作用主要发生在液一固界面，而引气剂的界面活性作用主要在气一液界面上。由于能显著降低水的表面张力和界面能，使水溶液在搅拌过程中极易产生许多微小的封闭气泡，气泡直径多在50～250μm。同时，因引气剂定向吸附在气泡表面，形成较为牢固的液膜，使气泡稳定而不破裂。按混凝土含气量3％～5％计(不加引气剂的混凝土含气量为1％)，1m3混凝土拌合物中含数百亿个气泡。由于大量微小、封闭并均匀分布的气泡的存在，使混凝土的某些性能得到明显改善或改变。

作用机理：性能怎样得到提高引气剂改善孔结构，提高耐久性气泡起滚球轴承的作用，提高流动性及粘聚性提高含气量，降低强度连通的孔隙引气剂封闭的孔隙图4.2.2提高耐久性示意图性能怎样得到提高引气剂连通的孔隙引气剂封闭的孔隙图4.2引气剂这类外加剂常用于有冻融循环的环境中。在混凝土结构中不可避免地降低其强度。应用常用引气剂松香皂和松香热聚物等掺量为0.005%-0.012%引入D=0.05-1.25mm的气泡使混凝土含气量达到2%-6%引气剂这类外加剂常用于有冻融循环的环境中。应用常用引气剂松引气剂对混凝土性能影响(1)改善混凝土拌合物的和易性

由于大量微小封闭球状气泡在混凝土拌合物内形成，如同滚珠一样，减少了颗粒间的摩擦阻力，使混凝土拌合物流动性增l加。同时，由于水分均匀分布在大量气泡的表面，使能自由移动的水量减少，混l凝土拌合物的保水性、粘聚性也随之提高。(2)显著提高混凝土的抗渗性、抗冻性大量均匀分布的封闭气泡有较大的弹性变形能力，对由水结冰所产生的膨胀应力有一定的缓冲作用，因而混凝土的抗冻性得到提高。大量微小气泡占据于混凝土的孔隙，切断毛细管通道，使抗渗}性得到改善。引气剂对混凝土性能影响(1)改善混凝土拌合物的和易性（3）降低混凝土强度

由于大量气泡的存在，减少了混凝土的有效受力面}积，使混凝土强度有所降低。一般混凝土的含气量每增加1％时，其抗压强度将；降低3％～5％，抗折强度降低2％～3％。引气剂可用于抗渗混凝土、抗冻混凝土、抗硫酸盐侵蚀混凝土、泌水严重的混凝土、贫混凝土、轻混凝土，以及对饰面有要求的混凝土等，但引气剂不宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土。（3）降低混凝土强度四、缓凝剂定义能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。常用类型及性能木钙（M剂）、蜜糖和柠檬酸等掺量0.1%~0.3%可缓凝1~5h可降低水化热应用大体积混凝土水工混凝土夏季施工混凝土滑模施工混凝土四、缓凝剂定义常用类型及性能应用缓凝剂的作用原理缓凝剂的作用原理十分复杂，至今尚没有一个比较完满的分析理论。常有以下几种解释：有吸附理论和沉淀理论以及其他理论。吸附理论认为缓凝剂被吸附在未水化水泥颗粒表面上，这是通过离子键、氢键或偶极间作用，由于屏蔽而防止水分子靠近，阻碍了水化反应。缓凝剂的作用原理沉淀理论认为是缓凝剂与水泥中某些组分生成了不溶性物质，它包围了水泥颗粒从而阻碍了水化反应进行。又有的理论认为是Ca(OH)2晶核上吸附了缓凝剂，妨碍了它的进一步生成、长大，这须使溶相中达到一定过饱和以后，Ca(OH)2才能继续生长。由于Ca(0H)2

不能及时析出就妨碍了硅酸盐相的进一步水化。总之，水泥水化反应延缓，以及凝结的推迟，据信是由于缓凝剂吸附于水泥颗粒表面或水化产物表面所引起的。但目前还很难指出哪些化合物能有缓凝作用。沉淀理论认为是缓凝剂与水泥中某些组分生成了不溶性物质，它包围缓凝剂—蜜糖糖蜜缓凝剂是制糖下脚料经石灰处理而成，也是表面活性剂，掺人混凝土拌合物中，能吸附在水泥颗粒表面，形成同种电荷的亲水膜，使水泥颗粒相互排斥，并阻碍水泥水化，从而起缓凝作用。糖蜜的适宜掺量为0．1％～0．3％，混凝土凝结时间可延长2～4h，掺量每增加0．1％，可延长1h。掺量如大于1％，会使混凝土长期酥松不硬，强度严重下降。缓凝剂—蜜糖糖蜜缓凝剂是制糖下脚料经石灰处理而成，也是表面活五、速凝剂定义

能使混凝土迅速凝结硬化，并能改善混凝土粘结性和稳定性的外加剂。常用类型及性能红星I型和711型适宜掺量为2.5%~4.0%可在5min内初凝，10min内终凝，1h产生强度应用喷射混凝土堵漏工程五、速凝剂定义常用类型及性能应用

1、我国常用的速凝剂是无机盐类，主要有红星I型、711型、728型、8604型等。在满足施工要求的前提下，以最小掺量为宜。2、速凝剂掺入混凝土后，能使混凝土在5min内初凝，10min内终凝，1h就可产生强度，1d强度提高2～3倍，但后期强度会下降，28d强度约为不掺时的80％～90％。3、应用：速凝剂主要用于矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞、地下工程以及喷锚支护时的喷射混凝土或喷射砂浆工程。1、我国常用的速凝剂是无机盐类，主要有红星I型、711型、六、膨胀剂定义

在混凝土拌制过程中与水泥、水拌合后经水化反应生成钙矾石或氢氧化钙等，使混凝土产生膨胀的外加剂。常用类型及性能硫铝酸钙型和U型适宜掺量为10%~15%可使混凝土膨胀率达0.05%~0.1%应用抗渗混凝土补偿收缩混凝土接缝、地角螺丝灌浆料七、防冻剂八、防水剂九、阻锈剂十、泵送剂六、膨胀剂定义常用类型及性能应用七、防冻剂外加剂的主要功能及适用范围

1、普通减水剂的主要功能及适用范围（1）主要功能a.在保持混凝土流动性及强度不变时，可节约水泥5%-10%.b.在保持混凝土用水量及水泥用量不变时，可增大混凝土流动性，即增大坍落度60-80mm。c．在保持混凝土工作性及水泥用量不变的情况下，可减小用水量10%左右，提高强度10%左右。（2）适用范围a.适用于日最低气温+5℃以上的混凝土工程；b.适用于各种预制及现浇混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、泵送混凝土、大体积混凝土及大模板、滑模等工程施工。外加剂的主要功能及适用范围1、普通减水剂的主要功能及适用范2、高效减水剂的主要功能和适用范围（1）主要功能a.在保持混凝土流动度不变的情况下，可减少用水量15%左右，可提高混凝土强度20%左右。b.在保持混凝土用水量和水泥用量不变的情况下，可大幅度提高混凝土拌合物的流动性，即增大坍落度80-120mm.在保持混凝土流动性和强度不变的情况下，可节约水泥10%～20%。（2）适用范围a.适用于日最低气温0℃以上的混凝土工程；b.适用于各种高强混凝土、早强混凝土、大流动度混凝土及蒸养混凝土等。2、高效减水剂的主要功能和适用范围3、早强剂及早强减水剂的主要功能及适用范围（1）主要功能a.提高混凝土的早期强度。b.缩短混凝土蒸汽送气时间。c.早强减水剂还具有减水剂的相关功能。（2）适用范围a.适用于日最低气温-5℃以上及有早强或防冻要求的混凝土。b.适用于常温或低温下有早强要求的混凝土及蒸汽养护混凝土。

3、早强剂及早强减水剂的主要功能及适用范围4、缓凝剂及缓凝减水剂的主要功能和适用范围（1）主要功能a.延缓水泥的反应速度，从而达到降低水泥水化初期的水化热，降低水化热峰值、推迟热峰值的出现时间，最终也延长了混凝土的凝结时间。b.缓凝减水剂还具有减水剂的功能。（2）适用范围a.大体积混凝土。b.夏季和炎热地区的混凝土施工。c.用于日最低气温+5℃以上的混凝土施工。d.预拌商品混凝土、泵送混凝土以及滑模施工。

4、缓凝剂及缓凝减水剂的主要功能和适用范围5、引气剂及引气减水剂的主要功能和适用范围（1）主要功能a.提高混凝土拌合物的工作性，减少混凝土的泌水离析。b.提高混凝土耐久性和抗渗性能。c.引气减水剂还具有减水剂的功能。（2）适用范围a.适用于有抗冻要求的混凝土和大面积易受冻融破坏的混凝土，如公路路面、机场飞机跑道等。b.适用于有抗渗要求的防水混凝土。c.适用于抗盐类结晶破坏及抗碱腐蚀混凝土。d.适用于泵送混凝土、大流动度混凝土，并能改善混凝土表面抹光性能。e.适用于骨料质量相对较差以及轻骨料混凝土。5、引气剂及引气减水剂的主要功能和适用范围6、防冻剂的主要功能和适用范围（1）主要功能能在一定的负温条件下，使混凝土拌合物中仍保持有淳朴的自由水并降低其冰点，从而避免混凝土早期被冻胀破坏。（2）适用范围适用于一定负温条件下的混凝土施工。7、速凝剂的主要功能和适用范围（1）主要功能能使砂浆或混凝土在1-5min内达到初凝、在2-10min内达到终凝，并有早强功能。（2）适用范围：主要用于喷射混凝土、喷射砂浆、临时性堵漏用砂浆及混凝土。6、防冻剂的主要功能和适用范围8、防水剂的主要功能和适用范围（1）主要功能能使混凝土或砂浆的抗渗性能显著提高。（2）适用范围：适用于地下防水、防潮工程及贮水工程等。9、膨胀剂的主要功能和适用范围（1）主要功能能使混凝土或砂浆体积在水化、硬化过程中产生一定量的膨胀，减少混凝土收缩开裂的可能性，从而提高混凝土的抗裂性和抗渗性能。（2）适用范围a.适用于补偿收缩混凝土、自防水屋面、地下防水等。b.填充用膨胀混凝土及设备底座灌浆、地脚螺栓固定等。c.自应力混凝土8、防水剂的主要功能和适用范围矿物掺合料

20世纪中叶以来，随着科学技术的飞速发展，各行各业的发展也日新月异。与此同时，自然资源的大量消耗和不合理利用造成了资源日益短缺，人类正面临着空前严峻的能源和资源危机。目前，充分利用各种废料、努力节约自然资源已成为现代工业生产中的方向之一。随着我国建筑工业的快速发展，工业废弃物在水泥混凝土行业中的应用越来越多。其中活性高，便于回收利用的工业废弃物已经得到有效利用，如粒化高炉矿渣、硅灰、干排粉煤灰等。矿物掺合料的应用，使得混凝土成本降低，同时可以弥补普通水泥混凝土的性能缺陷，满足了现代混凝土工程的设计与工艺要求，并大幅度延长了混凝土工程的服务年限。矿物掺合料20世纪中叶以来，随着科学技术的飞速发展，矿物掺合料

定义

在配制混凝土时，加入的具有一定细度或活性的用于改善新拌和硬化混凝土性能的某些矿物类产品。称为混凝土掺合料，简称掺合料。

分类

粉煤灰粒化高炉矿渣硅灰沸石粉燃烧煤矸石矿物掺合料定义分类矿物掺合料在混凝土中的作用：形态效应—如优质粉煤灰的滚珠效应；微骨料效应—改善孔结构，提高致密性；化学活性效应—矿物化学反应，生成胶体；改善和易性—密度小于水泥，等量取代水泥，浆体体积增加；矿物掺合料矿物掺合料在混凝土中的作用：矿物掺合料形态效应由于超细矿物掺合料的粒径远小于水泥粒子，它们在水泥颗粒之间起到“滚珠”作用，使水泥浆体的流动性增加；同时，在未掺入矿物掺合料的浆体中，因水泥粒子间的空隙未被固体颗粒填充，从而大量的拌合水填充于空隙中，当掺入矿物掺合料后，填充于水泥颗粒之间的超细矿物掺合料可以将填充于空隙中的填充水置换出来，成为自由水，使粒子之间的间隔水层加厚，增大新拌混凝土的流动性。此外，矿物掺合料的密度一般都小于水泥的密度，当掺入水泥浆中，所形成的水泥浆体积比之前大，这也是提高混凝土塑性的原因之一。形态效应

微骨料效应通常水泥的平均粒径为20μm～30μm，小于10μm的粒子不足，因此水泥粒子的填充性不好。掺入超细矿物材料，如超细粉煤灰和超细矿渣的平均粒径为3μm～6μm，可以填充水泥粒子之间的空隙之中，从而提高水泥石密实度。纯粹从提高水泥粒子填充性方面提高了水泥石的强度和抗渗性。如果掺入适量粒径更细的硅灰（平均粒径0.10μm～1.0μm），由于其平均粒径比超细矿渣和超细粉煤灰又小一个数量级，故可以进一步填充于超细粉煤灰或矿渣之间，使胶凝材料粒子的密实性进一步提高，强度进一步增加。微骨料效应化学效应

Portland水泥熟料矿物成分中，对强度贡献大的是C3S和C2S，两者水化后产生的水化产物主要是钙硅比为1.6～1.9的高碱度水化硅酸钙和氢氧化钙。与高碱度水化硅酸钙相比，低碱度水化硅酸钙的强度要高的多，稳定性也更高。这主要是由于当掺入矿物掺合料后可以改善水泥石中胶凝物质的组成，减少或消除氢氧化钙，水化硅酸钙胶凝物质的质量得到提高，胶凝物质的数量大幅度增加，同时水泥石与集料的界面结构也得到改善。活性矿物掺合料中的活性SiO2可以和氢氧化钙及高碱度水化硅酸钙发生二次反应，生成强度更高、稳定性更优的低碱度水化硅酸钙：

化学效应改善和易性，提高耐久性当硅酸盐水泥混凝土处在有侵蚀性介质的环境中时，侵蚀性介质与水泥石中的水化产物Ca(OH)2和C3AH6或C4AH13发生反应，生成溶解型或膨胀型的物质，使混凝土结构遭到破坏。同时，研究发现混凝土的劣化或破坏往往出线在水泥石和集料界面处。改善和易性，提高耐久性粉煤灰定义：粉煤灰是燃煤的电厂锅炉烟气中收集的细粉末。形态：颗粒多呈现球形，表面光滑，色灰或淡灰。平均粒径8--20矿物组成：大部分直径为微米的实心微珠和空心微珠以及少量的多孔玻璃体、玻璃体碎块、结晶体和未燃尽碳粒。化学组成：SiO2（45%-60%）Al2O3（20%-30%）；粉煤灰定义：粉煤灰是燃煤的电厂锅炉烟气中收集的细粉末。粉煤灰在混凝土中的作用和效果

氧化钙含量小于15%的粉煤灰称为低钙粉煤灰，大于15%的称为高钙粉煤灰或增钙粉煤灰。等级细度（45μm方孔筛筛余，％）烧失量（％）需水量比（％）三氧化硫（％）Ⅰ≤12≤5≤95≤3Ⅱ≤25≤8≤105≤3Ⅲ≤45≤15≤115≤3粉煤灰的质量要求Ⅰ粉煤灰-----普通钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力构件Ⅱ粉煤灰-----普通钢筋混凝土和素混凝土Ⅲ粉煤灰-----中低强度等级的混凝土粉煤灰粉煤灰在混凝土中的作用和效果等级细度（45μm方孔筛筛余，％粉煤灰的作用包括物理作用和化学作用两方面。物理作用：微珠效应，可减少新拌混凝土的用水量，改善混凝土的流动性和保水性，可泵性；化学作用：铝硅玻璃体与CH发生化学反应，生成C-S-H胶体取代方法及效果等量取代法--改善和易性，降低成本，但混凝土强度降低；超量取代法—与基准混凝土强度相等，超量系数Ⅰ粉煤灰1.0—1.4、Ⅱ粉煤灰1.2—1.7、Ⅲ粉煤灰1.5—2.0外掺法:---改善混凝土和易性粉煤灰粉煤灰的作用粉煤灰物理活性物理活性是粉煤灰颗粒效应、微集料效应的总和，是一切与自身化学元素性质无关，又能促进制品胶凝活性和改善制品性能（如强度、抗渗性、耐磨性）的各种物理效应的总称，它是粉煤灰能够充分被利用的最有价值的活性，是早期活性的主要来源。优质粉煤灰颗粒比水泥还细，且含有大量的球状玻璃珠，作为集料掺入砂浆中能使微细集料级配更趋合理。但是它与一般惰性矿物质粉料的填充行为不同，粉煤灰还有一个特点是活性填充行为。物理活性物理活性是粉煤灰颗粒效应、微集料效应的总和，是一切与粉煤灰的活性填充行为即粉煤灰活性颗粒的水化反应，从微观结构看，粉煤灰颗粒与水泥浆体的界面胶合，在浆体和集料的界面起到致密作用和置换空气作用，减少含气量，填充效果因而更为强化。但是粉煤灰的活性填充行为到砂浆后期才能充分发挥出来。在硬化发展阶段，硬化前期，主要发挥了物理充填料的作用在硬化后硬化后期，又发挥了活性充填料的作用。由于粉煤灰的填充行为，能使砂浆减少内部孔隙，特别是浆体中的毛细孔的通道，这对提高砂浆的抗渗性能十分有利。有些学者把这种填充致密作用称之为“孔隙细化”的“微粒作用”，它是提高混凝土耐久性的一项重要技术措施。

粉煤灰的活性填充行为即粉煤灰活性颗粒的水化反应，从微观结构看同时，粉煤灰还具有减水作用。通常是用粉煤灰玻璃微珠起滚珠轴承作用这一抽象概念来解释。混凝土砂浆的需水量主要取决于混凝土砂浆中混合颗粒之间的空隙，因此在保持一定稠度的条件下，要降低需水量，就必须减少混合颗粒之间的空隙。影响混合颗粒的空隙率的重要因素，主要来自于集料。在混凝土砂浆中掺入适量粉煤灰，即掺入一种具有滚珠效应的集料，不仅可以填充混合颗粒间的空隙，还可以改善新拌混凝土的流变性质，也有人把粉煤灰叫做“矿物减水剂”。

同时，粉煤灰还具有减水作用。通常是用粉煤灰玻璃微珠起滚珠轴承化学活性粉煤灰具有火山灰活性和自硬性，其火山灰活性反应的方程式主要是：用扫描电镜对砂浆中粉煤灰火山灰反应过程观察，发现粉煤灰微珠周围形成的水化产物和微珠颗粒之间，存在着一层0.5～1微米厚的水解层，钙离子通过水解层，不断侵蚀微珠表面，水化产物则不断填实水解层。在水化初期，水解层填实的程度不高，结构疏松，这阶段的火山灰反应对砂浆强度和密实性帮助不大，从强度试验结果上看，粉煤灰对强度的贡献不够明显。

化学活性粉煤灰具有火山灰活性和自硬性，其火山灰活性反应的方程直到后期，水解层的填实程度提高，粉煤灰对强度的贡献也就越来越明显，尤其是抗拉强度提高较多，这可解释为，水化反应生成物一一胶凝与沉淀共同组成“双膜层”，随水化反应的进展，双膜层与水泥浆体紧密结合结果。粉煤灰（1d）粉煤灰（28d）直到后期，水解层的填实程度提高，粉煤灰对强度的贡献也就越来越二、硅灰1.硅灰的技术要求

硅灰又称硅粉，SiO2的含量达85%以上，主要是非晶态的SiO2。硅灰颗粒的平均粒径为0.10~0.26µm，比表面积为20000~25000m2/kg，因而具有极高的活性。2.硅灰对混凝土性能的影响

硅灰取代水泥的效果远远高于粉煤灰，它可大幅度提高混凝土的强度、抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性，并可明显抑制碱-骨料反应，降低水化热，还可提高混凝土早期强度。3.硅灰应用范围

由于硅灰的价格（96的1700/t）很高，故一般只用于高强或超高强混凝土、高耐久性的混凝土以及其它高性能的混凝土。二、硅灰1.硅灰的技术要求硅灰的性能硅粉具有极强的火山灰活性性能，硅粉掺入砂浆中后，硅粉颗粒和水接触，部分小颗粒迅速溶解，溶液中富SiO2贫Ca2+的凝胶在硅粉粒子表面形成附着层，经过一定时间后，富SiO2贫Ca2+凝胶附着层开始溶解，和水泥水化产生的氢氧化钙反应生成CSH凝胶。硅粉的火山灰反应结果是改变了浆体的孔结构，使大孔（大于0.1微米）减少，小孔（小于0.05微米）增加，使孔变细，还使浆体中的Ca(OH)2减少，结晶细化。并使其定向程度变弱，细颗粒的硅粉，填充在水泥颗粒空隙间，也使浆体更加密实。此外，由于火山灰的反应和减少泌水，界面处浆体密实，Ca(OH)2晶体细化，定向程度减弱，致使过渡区变薄，增加浆体与骨料界面的粘结，从而改变过渡区分布态。

硅灰的性能硅粉具有极强的火山灰活性性能，硅粉掺入砂浆中后，硅硅灰的作用①在新拌砂浆方面，硅粉具有增加的用水量，增加砂浆的粘聚性，增加塑性收缩而易生裂缝，减少泌水量，减少离析，延迟凝结时间，减少水化温升，降低砂浆中空气含量等性能；②在力学方面，硅粉具有提高粘结性能，增加抗压强度，增加弹性模量等性能；③在耐久性方面，硅粉具有提高砂浆抗渗性，提高抗化学侵蚀的能力，抗碱骨料反应，防钢筋锈蚀，提高砂浆的抗冲耐磨性等性能。参考资料及大量试验表明，在提高砂浆抗冲耐磨性能方面，硅粉的掺量应不超过10%。

硅灰的作用①在新拌砂浆方面，硅粉具有增加的用水量，增加砂浆的

总之，硅灰之所以可以作为一种辅助性胶凝材料改善硬化水泥浆体的微结构，首先是因为硅粉具有很高的火山灰活性。虽然硅粉本身基本上与水不发生水化作用，但它能够在水泥水化产物Ca(OH)2及其它一些化合物的激发作用下发生二次水化反应而生成具有胶凝性的产物，且硅粉均匀分散在水泥浆中时可在水泥水化过程中起到类似“晶核效应”作用，一方面减少Ca(OH)2总数量而形成CSH凝胶，另一方面使Ca(OH)2单晶体和凝胶细粒化，类似金属材料的合金元素晶粒细化，使水化产物在整个浆体内部分布趋于均匀

；其次是因为硅粉的微集料特性，它不仅自身可以填充硬化水泥浆体中的有害孔，其二次水化产物也可以填充硬化水泥浆体中的有害孔。

总之，硅灰之所以可以作为一种辅助性胶凝材料改善硬化水三、掺合料在混凝土中的作用1.经济效益显著2.增大混凝土的后期强度3.改善新拌混凝土的工作性4.降低混凝土温升5.提高混凝土的密实性6.抑制碱-骨料反应7.不同矿物细掺料复合使用具有“超叠效应”三、掺合料在混凝土中的作用1.经济效益显著3、掺合料在混凝土工程中的应用在实际混凝土工程中，矿物掺合料的掺入可有效改变混凝土的施工性能，降低成本，具有巨大的经济和社会效益。北京上地兴达混凝土有限责任公司等利用矿物掺合料复掺的方法，制得成本相对较低，施工方便，性能良好的C100高性能混凝土。重庆大学利用粉煤灰和矿渣复掺的方法，研究出了高掺量复合矿物掺合料自密实混凝土。浙江大学利用复掺矿物掺合料有效改善混凝土界面过渡区，改善Ca(OH)2的形貌，使混凝土中CSH凝胶体数量增加，并生成大量的强度更高，稳定性更优的低碱性纤维状Ⅰ型CSH凝胶，有效提高混凝土的抗裂性能。河海大学通过掺入矿物掺合料来降低混凝土中有害孔的比例，降低混凝土中碱含量，有效抑制混凝土中碱-骨料反应。

3、掺合料在混凝土工程中的应用在实际混凝土工程中，矿1.6混凝土用纤维(一)