高性能混凝土矿物外加剂粉煤灰88课件讲解

高性能混凝土矿物外加剂粉煤灰

（一）粉煤灰来源由燃煤电厂烟囱收集的灰尘。粉煤灰可作为粉煤灰水泥的混合材、混凝土中降低成本和水化热功能的掺合料。粉煤灰作为矿物外加剂代替部分水泥配制高性能混凝土，在我国还有很大的发展潜力和空间。

粉煤灰分类：

美国：把粉煤灰分为F级和C级两个等级(有关性能指标见表2-15)，F级粉煤灰来自亚烟煤，C级粉煤灰来源于美国西部各州的褐煤。C级粉煤灰中含有大量的氧化钙，其中大部分存在于玻璃体中。

中国：我国也把粉煤灰按照煤种分为F类(由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰)和C类(由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，氧化钙含量一般大于10％)。把拌制混凝土和砂浆用的粉煤灰按其品质分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，具体要求见表2-16

（二）粉煤灰的化学成分和物理性质粉煤灰的成分和性能变化较大，而且与许多因素有关。例如煤的品种和质量、煤粉细度、燃点、氧化条件、预处理及燃烧前的脱硫、粉煤灰的收集和存储方法等。1.化学成分我国大部分火力发电厂排放和生产的粉煤灰其成分为：SiO240％～50％，A12O320％～35％，Fe2O35％～l0％，CaO2％～5％，烧失量3％～8％。

2.矿物组成含有大量球状玻璃珠(中空或实心的)，以及莫来石、石英和少量矿物结晶相(方解石、钙长石、β一C2S、赤铁矿和磁铁矿等)。3．粉煤灰的物理性质和品质要求

(1)颜色

要求外观类似水泥。粉煤灰颜色呈浅灰色或黑色，直接反映粉煤灰的含碳量和细度。对于表观和色调有要求的混凝土，应选浅色和匀质的粉煤灰。

影响粉煤灰的颜色因素：燃烧条件、粉煤灰的组成（特别是含碳量）、细度、含水量等变化。

(2)密度和容重密度指标是评定粉煤灰生产稳定性的一个重要指标。如果密度发生变化，则表明质量可能发生了变化。另外，还可借此判断粉煤灰的均匀性。低钙粉煤灰的密度为l.9～2.4，容重的变化范围为600～1000kg／m3；高钙粉煤灰容重约为800-1200kg／m3。

美国标准规定粉煤灰密度的波动范围应在5％以内。

(3)细度原状灰的细度与电厂制煤系统和收尘装置有关。

粉煤灰细度范围：颗粒中的玻璃微珠粒径为0.5～l00μm，大部分在45μm以下。平均粒径为10～30μm；海绵状颗粒粒径(含碳粒)范围为10～300μm，大部分在45μm以下。Ⅰ级灰和磨细粉煤灰中海绵状颗粒较少。

粉煤灰的细度的评定：GBl8736规定以45μm(用气流筛测定)筛余百分数和透气法测比表面积。

粉煤灰的细度对其需水量比有着明显的影响。

(4)需水量比

在粉煤灰标准规范中需水量比是粉煤灰物理性质的一项重要品质指标。粉煤灰具有需水量比较低的优点。在混凝土中掺加粉煤灰，除非含碳量较高，一般不会增加混凝土的用水量。需水量比：是指按现行规范，采用水泥砂浆的跳桌流动度试验来测定需水量比，即在跳桌流动度相等（130~140mm范围）的条件下，粉煤灰水泥砂浆需水量与不掺粉煤灰的水泥砂浆需水量之比。

跳桌流动度：在跳桌上（水泥胶砂流动度仪）按规定将拌好的胶砂装入截锥圆模(上口内径70±0.5mm,下口内径100±0.5mm,高度60±0.5mm),并捣压刮平后，将试模轻轻提起，开动跳桌在规定时间内完成30次跳动后，用卡尺测量胶砂底面直径及与其垂直方向上的直径，计算平均值（平均扩散直径）即为该水量的水泥胶砂流动度。

实际经验表明粉煤灰的需水量比指标与混凝土用水量之间有如下关系：①需水量比指标在105％以下，粉煤灰混凝土的用水量如与基准混凝土用水量相同；②需水量比在95％以下，则能比较容易地确保减少原来混凝土的用水量；因此，需水量比在100％左右，掺加粉煤灰就可能在一定条件下取得减水效果；如果粉煤灰需水量比超过105％，那么在粉煤灰混凝土配合比设计中就不得不增加水量。

我国GBl8736规定用在高性能混凝土中的Ⅰ级灰需水量不大于95％，Ⅱ级灰不大于l05％。

(5)活性指数

粉煤灰中各组分的活性：有活性的：硅酸盐或铝硅酸盐玻璃体的微细颗粒、微珠和海绵状玻璃体；活性不明显的：结晶体，如石英等；富铁微珠活性较低甚至惰性；惰性成分：莫来石等；碳粒则不是火山灰物质。一般说，玻璃体与结晶体比值越高，粉煤灰的活性也越好。

粉煤灰活性指数7d28dⅠ级80％90％Ⅱ级75％85％高性能混凝土对粉煤灰活性的要求(GB/Tl8736)：

粉煤灰

生产高强高性能混凝土时，选用Ⅰ级粉煤灰有利于降低混凝土的水胶比，提高化学外加剂的作用效果，提高混凝土的强度等级。

(6)含水量

粉煤灰中水分的存在会使活性降低，产生一定的黏附力，易于结团。影响干状粉煤灰的运输、贮存和应用，GBl8736标准规定粉煤灰台水量最大值为l％。

(7)干缩

美国标准将干缩性作为非强制性的粉煤灰品质指标。要求28d龄期试件干缩增加率不大于0.03％。

我国GB／T18736标准对粉煤灰的干缩值未做具体要求。

4．粉煤灰的化学性质和品质要求

粉煤灰的活性主要决定于玻璃体的含量，以及无定形氧化铝和氧化硅的含量。

在生产高强高性能混凝土时应注意选择粉煤灰，特别是注意以下成分对混凝土性能的影响：(1)SiO2、Al2O3和Fe2O3含量

SiO2和A12O3是粉煤灰中的主要活性成分。浇筑后的混凝土大量冒泡，硬化后混凝土表面形成空鼓，整体体积膨胀甚至开裂。

经过原材料测试，配比试验，样品分析发现粉煤灰中混有金属铝造成的。

各国标准规定：美国：ASTMC618要求低钙粉煤灰中(SiO2+A12O3+Fe2O3)≥70％；

日本：JISA6201要求SiO2≥45％；

前苏联：标准FOCT6269要求SiO2≥40％。前苏联的6Л·ДOHИЛOB认为：A12O3含量为20％～30％，属高活性的粉煤灰；A12O3<20％的为低活性粉煤灰。

前苏联的Г.H.KHHГHHa提出用指数K表示粉煤灰的活性，根据K值把粉煤灰分成四大类。如表2-22所示。

我国：由于我国多数电厂粉煤灰的(SiO2+A12O3)均在60％以上，(SiO2+A12O3+Fe2O3)的含量都大于70％。故GBl8736标准对粉煤灰(SiO2+A12O3+Fe2O3)的含量未做规定，而是通过活性指数试验来直接确定粉煤灰的活性。

(2)CaO含量

高钙粉煤灰：火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放的一种氧化钙成分较高的粉煤灰。高钙粉煤灰的特点：成分好：除二氧化硅和氧化铝（水硬性晶体矿物）外，一般还含有10％以上氧化钙（有潜在活性）；粒径小：高钙粉煤灰比普通低钙粉煤灰粒径更小，用作水泥混合材或混凝土掺合料具有减水效果好、早期强度发展快的特点。

良好的活性：

高钙粉煤灰具有水硬性，其活性介于矿渣和低钙粉煤灰之间。颜色：通常高钙粉煤灰的颜色偏黄，低钙粉煤灰的颜色偏灰。安定性问题：由于高钙粉煤灰中含有一些游离氧化钙，如果使用不当，可能会造成体积安定性不良的后果，生产水泥制品时出现产品变形，开裂、溃散，给建筑带来严重的安全隐患。

高钙粉煤灰的应用：

●安定性合格

《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB／Tl596—2005）标准中规定C类粉煤灰(即氧化钙含量大于l0％的粉煤灰)必须按照GB／Tl76和GB／Tl344规定的方法进行水泥沸煮安定性试验(高钙粉煤灰的掺量为30％等量取代水泥)和游离氧化钙含量测试。安定性试验合格，并且其中游离氧化钙含量小于4.0％。高钙粉煤灰可以用于水泥和混凝土中。游离氧化钙与煤的结构、组成及燃烧工艺有关，可从改进燃煤工艺、燃烧设备来降低高钙灰中游离氧化钙的含量。

北京市地方性标准DBJ／T01-64-2002《混凝土矿物掺合料应用技术规程》规定：●高钙粉煤灰不宜用于复合掺合料；●不得用于掺膨胀剂或防水剂的混凝土中；●高钙粉煤灰用于结构混凝土时，根据所用水泥品种的不同，其掺量不应超过以下限制：在矿渣硅酸盐水泥中不大于l0％，在普通硅酸盐水泥中不大于l5％，在硅酸盐水泥中不大于20％。

(3)烧失量

粉煤灰的烧失量主要是含碳量，即粉煤灰中的未燃尽煤粒。粉煤灰中未燃尽的碳可按烧失量指标来估量。粉煤灰中含碳量越高，其吸水越大，活性指数越低。

粉煤灰烧失量对混凝土的影响：粉煤灰烧失量过高会严重影响对混凝土中含气量的控制；在高强高性能混凝土中，含碳量还会影响外加剂的作用效果。

高性能混凝土对粉煤灰烧失量的要求：烧失量含量越少越好。

美国：ASTM标准要求≤l0％，美国垦务局标准要求≤5％；

日本：也要求≤5％；

前苏联：要求≤l0％；

我国：GB／Tl8736规定Ⅰ级粉煤灰的含碳量应小于5％，Ⅱ级粉煤灰的含碳量小于8％。由于燃煤技术的进步，我国绝大多数粉煤灰的烧失量能够满足≤5％的要求。

(4)SO3含量

SO3过高，可能生成破坏性的钙矾石。我国规范把粉煤灰中的SO3视为有害成分而限制，GBl8736中规定该值应不大于3％。(5)有效碱(Na2O、K2O)含量

碱的作用：Na2O和K2O能加速水泥的水化反应；激发粉煤灰化学活性；促进粉煤灰与Ca(OH)2的二次反应。增加单位体积混凝土中的碱含量(R2O·eq=Na2O+0.658K2O)。

应用中主要控制总碱量。这主要是考虑到单方混凝土总碱含量是由水泥、矿物外加剂、化学外加剂等各组分碱含量之和确定的，可以通过多种途径来控制混凝土的总碱含量。在其他组分碱含量得到控制的条件下，可以使用碱含量稍高的粉煤灰，而仍然把总碱量控制在要求的范围内。所以，GB／Tl8736中没有对粉煤灰的有效碱含量直接提出指标要求，这样便于工程中灵活操作。

同时GB／Tl8736中规定：对于各种矿物外加剂均应按GB／T176的测试方法测定其总碱量。

（三）粉煤灰对高性能混凝土性能的影响在混凝土中掺入粉煤灰，可得到大幅度改善混凝土的长期性能，对延长结构物的使用寿命有重要意义。

粉煤灰的作用机理：消耗水泥水化时生成氢氧化钙片状结晶；水化缓慢，后期才生成少量C-S-H凝胶，填充于水泥水化生成物的间隙，使其更加密实对于高性能混凝土用的优质和磨细粉煤灰，还存在着形态效应、填充效应和微集料效应等。

1．粉煤灰对新拌混凝土工作性的影响(1)对混凝土和易性的影响

和易性：是指混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能，是一个很综合的性能，其中包含流动性、粘聚性和保水性。影响和易性主要有用水量、水灰比、砂率以及包括水泥品种、骨料条件、时间和温度、外加剂等几个方面。

掺用粉煤灰可改善混凝土浆体的和易性。

机理：增大了浆体的体积：用粉煤灰取代等质量的水泥，粉煤灰的体积要比水泥约大30％，因此增大了浆体与集料的比例。大量的浆体填充了集料间的空隙，包裹并润滑了集料颗粒，从而使混凝土拌和物具有更好的黏聚性和可塑性。粉煤灰可以减少浆体——集料界面的摩擦，从而改善新鲜混凝土的和易性。对防止新拌混凝土的泌水有利：粉煤灰的掺入可以补偿细集料中的细屑，中断砂浆基体中泌水渠道的连续性，同时粉煤灰需水量较低。

(2)对胶凝材料流动度的影响可用流动度比表征粉煤灰对流动度的影响，该值能比较直观地反映掺粉煤灰后对胶砂流动性的改善效果，又可提高测试效率，简化试验方法。流动度比：在固定水灰比下，粉煤灰水泥砂浆与未掺粉煤灰的水泥砂浆的流动度之比。清华大学采用测定胶砂流动度比的试验方法对此进行了系统研究，试验结果如表2-25所示。

试验结果表明：粉煤灰可改善水泥胶砂的流动性，但水泥不同、粉煤灰不同，效果有差异；粉煤灰越细，对胶砂流动性越有利，流动性比越大；在没有外加剂的条件下，粉煤灰过细，并不能充分发挥粉煤灰球形颗粒的粒形效应，所以流动性指标没有显示出更大变化。这是由于粉煤灰本身的比表面积增加过多，分散效果不佳导致。

高性能混凝土通常使用高效减水剂将水胶比降低后可获得较高的强度和较好的流动性。

结果表明：随着水胶比的降低，不掺粉煤灰的水泥胶砂需借助于较多的高效减水剂，才能达到理想流动性，而掺入细度、粒形较好的粉煤灰能明显改善胶砂的流动性，使减水剂的用量大大减少。在低水灰比、掺高效减水剂的条件下。粉煤灰流动性的改善效果随着粉煤灰细度的增高而提高。因此，从改善高性能混凝土工作性能的角度看，掺入的粉煤灰越细，混凝土的流动性越好。

(3)对混凝土凝结时问的影响现象：掺粉煤灰一般会使混凝土的凝结时间延长。粉煤灰导致的缓凝受其掺量、细度、化学成分等的影响。

措施：为保证水泥初凝后的水化能够正常进行，应该在初凝后立即进行洒水保湿养护。由于影响凝结时间的因素较多，因此，应该通过试验预测凝结时间，以确定试件开始浸水养护的时间。

图2-2粉煤灰掺量对高强水泥砂浆凝结时问的影响

2．掺粉煤灰对混凝土力学性能的影响（1）不同水胶比条件下粉煤灰对胶砂强度的影响

普通混凝土中：掺一定量粉煤灰可使混凝土的强度增长。

原因：粉煤灰的火山灰效应——粉煤灰中玻璃态活性氧化硅、氧化铝与水泥水化产生的Ca(OH)2作用生成碱度较小的二次水化硅酸钙、水化铝酸钙。

高性能混凝土中（水胶比很低）：在未掺高效减水剂、水胶比为0.44的条件下，掺入30％的粉煤灰代替等量的硅酸盐水泥，水泥胶砂的28d强度明显下降，28d抗压强度比值只有0.72～0.74。而加入高效减水剂后，即在低水胶比条件下掺入30％的粉煤灰替代水泥，胶砂强度下降很少。因此在低水胶比条件下，可以掺入较大量粉煤灰替代水泥，而胶砂强度下降很少。

（2）养护制度对大掺量粉煤灰高强胶砂性能的影响胶砂的抗压强度、抗折强度随养护时间的延长呈增长趋势。

图2-5养护温度对大掺量粉煤灰胶砂抗折强度的影响养护温度对掺粉煤灰胶砂的强度影响很大。

(3)粉煤灰掺量对胶砂强度的影响

现象：采用标准条件养护时，随粉煤灰掺量的增加，胶砂的抗压强度和抗折强度均呈下降趋势，尤其是抗折强度下降比较明显。措施：高温养护：早期高温养护可以消除掺入粉煤灰带来的强度下降的问题。保证搅拌的均匀性：物料的均匀程度对混凝土强度有较大影响。粉煤灰是一种极细的粉料，遇水后易黏结成团，掺粉煤灰的混凝土应注意保证搅拌的均匀性。由于物料水胶比较小，宜用强制式混凝土搅拌机。

3．掺粉煤灰对混凝土水化热的影响在混凝土中掺入粉煤灰可以降低水化热。原因：减少了水泥的用量。水化放热的多少和速度取决于掺入粉煤灰的比例。由于采用水泥新标准后，使早强矿物硅酸三钙含量提高，粉磨细度加大，这些因素的叠加，导致混凝土早期硬化过程中温度升高明显加剧。

在低水胶比的条件下，掺加大量粉煤灰混凝土可以明显减低水化温升，而且由于能够很快通过最初的缓慢凝结与硬化期，强度的发展迅速加快。

4．掺粉煤灰对混凝土耐久性的影响（1）抗冻性质量差的粉煤灰随掺量增加，使混凝土的抗冻融耐久性剧烈降低。但当掺用质量较好的粉煤灰同时适当降低水灰比，则可以收到改善抗冻融耐久性的效果。有研究表明，如果粉煤灰混凝土含气量适宜，使用较好的集料，冻融前混凝土得以充分养护，则抗冻性可与普通混凝土相媲美。粉煤灰的细度和烧失量，特别是烧失量对粉煤灰混凝土的抗冻性影响最大，随着粉煤灰细度和烧失量的增加，粉煤灰混凝土的抗冻性降低。

（2）碳化

在高性能混凝土中，如果用粉煤灰以较高比例等量取代水泥，可能存在碳化问题，故GBJl46～90规定了粉煤灰在混凝土中取代水泥的限量。防止掺粉煤灰混凝土碳化，首要因素是确保粉煤灰混凝土的密实度。只有密实度得到保证，抗碳化能力才能得以提高。

5．粉煤灰与碱——集料反应

现象：粉煤灰对抑制混凝土中的碱一集料反应是有利的。当向混凝土中掺入粉煤灰后，粉煤灰和水泥中的碱反应能够防止这种过度的膨胀。

机理：粉煤灰对ASR的抑制作用表现为对混凝土中碱和Ca(OH)2的作用，可概括为：①粉煤灰对碱的物理稀释作用；②粉煤灰酸性颗粒对R+(Na+、K+)和OH-的滞留、吸附作用；

③粉煤灰与Ca(OH)2的火山灰反应减少甚至消除体系中的Ca(OH)2；④粉煤灰与Ca(OH)2的火山灰反应生成的低Ca／Si比、较高比表面积的C-S-H产物对碱的吸附和滞留；⑤粉煤灰与水泥水化产物的火山灰反应使水泥石结构致密化，从而阻止碱液的迁移，减低R+和OH-在水泥石中的扩散系数等。国内外实践表明，由于粉煤灰对抑制混凝土中的碱一集料反应是有利的，在计算混凝土的总碱量时，粉煤灰带入的有效碱量按照粉煤灰总碱含量的15％计算。

6．高掺量粉煤灰混凝土的耐久性在混凝土中掺加适量Ⅰ级粉煤灰，可以显著降低混凝土的温升，改善混凝土亚微结构，并有利于后期强度的发展，提高混凝土的耐久性。掺量过高，会有混凝土贫钙问题。考虑到碳化等因素，粉煤灰掺量在50％以上时Ca(OH)2就有可能过少甚至不再存在，使体系发生缺钙而造成水化产物不稳定，抵抗溶蚀能力减弱，耐久性受到影响。

四、硅灰

（一）硅灰的来源硅灰(SilicaFume)是铁合金厂在冶炼硅铁合金或金属硅时，从烟气净化装置中回收的工业烟尘，在袋滤器中收集。北欧各国将硅灰又称为凝聚硅灰(CondensedSilicaFume)，在美国和加拿大称为硅灰(SilicaDust)．也有叫微硅粉的。硅灰混凝土多用于有特殊要求的混凝土工程，如高强度、高抗渗、高耐久性、耐侵蚀性、耐磨性及对钢筋无侵蚀的混凝土中。

（二）硅灰的化学成分和物理性质1.化学成分优质硅灰中高达98％以上的组分都是无定形二氧化硅，是很好的火山灰材料。硅灰中SiO2含量依所生产的硅合金的类型不同而变化较大。用于混凝土的硅灰，SiO2应大于85％，并且绝大部分呈非晶态。非晶态SiO2愈多，硅灰火山灰活性愈大，在碱性溶液中反应能力愈强。

2．颜色根据有、无热回收系统装置，收集的硅灰的含碳量及颜色也不一样。带热回收系统回收的硅灰，由于回收系统温度高(700～800℃)，能使硅灰中所含的大部分碳都能燃烧掉，收集的硅灰含碳量很少(一般小于2％)，产品呈白色或灰白。无热回收装置的系统，由于气体温度低(200～300℃)，硅灰中含有一定的未完全燃烧的碳，产品呈暗灰色。一般白度40～50。

3．物理性能（1）密度和容重

硅灰的密度约为水泥的2／3，容重却只有水泥的1／6左右。（2）颗粒细度与形状

硅灰的比表面积可达l5m2／g以上，颗粒形状是球形的，平均粒径约0.1～0.2μm，比水泥颗粒细两个数量级。

(三)硅灰的贮存、包装和运输

硅灰是一种极细的材料，容重又很小(180～230kg／m3)，不易贮存、运输。非凝聚硅灰运费高，不经济；凝聚态硅灰：硅灰常以泥浆或高密度状态(凝聚体)供应。凝聚硅灰不起尘，也没有固结，容易流动，输送方面也经济；浆状硅灰：水与硅灰混合成浆状硅灰，比没有凝聚的硅灰输送价钱低，而且与化学外加剂容易混合，使用方便。

制备利于硅灰贮存、包装和运输形态的一般方法：(1)硅粉制粒、造球有的不配任何黏结剂，有的加入少量硅酸钠或碱金属的氢氧化物。制成的球粒一般为6～30mm大小，在200～250℃温度下干燥，或以900℃焙烧，制成的硅灰粒强度很高。日本、前苏联、美国还申请了硅灰制造成球的专利，建立了造球车间。

(2)水化制浆

挪威里列比冶炼厂：在硅灰掺入60％～65％的水，经振动搅拌成浆状，泵送混凝土搅拌站进行利用。

瑞典Alros合金公司：利用50／50比例用水将硅粉制成混凝土，进行贮存、运输。

美国：酸化处理以后，可使水状悬浮物保持稳定的流动性，而且随时可获得良好再分离性的方法。

前苏联车里雅宾斯克电冶联合工厂：用GB92-1-A型混凝土自动搅拌机制成粉浆，使硅灰的容重提高到l250～1300kg／m3。

(3)硅灰增密挪威埃肯公司：增密后的硅灰堆密度提高3倍以上。凝聚体硅灰经混凝土搅拌机搅拌得以再分散。在实际应用硅灰时，一定要注意大块团聚硅粉颗粒的充分分散。保证加入硅粉的预期效果。

（四）硅灰对混凝土性能的影响无定形和极细的硅灰对高性能混凝土有益的影响表现在物理和化学两个方面：起超细填充料的作用；在早期水化过程中起晶核作用，并有高的火山灰活性。1．加速胶凝材料系统的水化用硅灰替代等量水泥后，系统3d和7d水化放热大大增加。需要控制早期水化放热的混凝土工程在选择材料时应该特别注意这一点。

2．提高混凝土强度掺入硅灰的胶砂强度（抗压及抗折强度）均高于纯水泥胶砂的强度；当硅灰与高效减水剂复合使用时，可使混凝土的水胶比W／(C+Si)降至0.13～0.18，水泥颗粒之间被硅粉填充密实，混凝土的抗压强度为不掺硅粉的数倍；硅灰混凝土的早期强度好，常用在抢修工程和高层、大跨度、耐磨、抗腐等特殊工程上。有研究表明，硅灰掺量过高，混凝土后期强度有下降趋势；

有资料介绍，硅灰高强混凝土能提高抗冲磨强度3倍，抗侵蚀强度14倍，在水下工程中使用有突出优势；在相同水用量的条件下，单掺硅灰，胶砂流动性下降。3．增加致密度颗粒密堆积，可以减少泌水，减少毛细孔的平均孔径，并减少需水量。硅灰颗粒很细小，可以填塞在水泥颗粒之间的空隙。硅灰的掺量在5％～l0％时，可以获得良好的掺加效果。应采用减水剂保证硅灰和水泥分散。

4．改善混凝土离析和泌水性能浇筑混凝土后，往往产生水从混凝土中分离出来的现象，即在表层形成水膜，也称之为浮浆，使上层混凝土分布不均匀，影响建筑质量。有研究表明：硅灰掺入量即取代率Si／(Si+C)愈多，混凝土材料愈难以离析和泌水。当取代率达l5％时，混凝土坍落即使达15～20cm，也几乎不产生离析和泌水;当取代率达20％～30％时，将该混凝土直接放入自来水中也不易产生离析。由于硅灰对混凝土离析和泌水性能的改善，使掺硅灰混凝土可以用作海港、隧道等水下工程。

5．提高混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性由于硅灰的掺入提高了混凝土的密实性，大大减少了水泥空隙，所以提高了硅灰混凝土的抗渗性能、抗化学腐蚀性，而且对钢筋的耐腐蚀性也有改善。

原因：密实性的提高有效地阻止了酸离子的侵入和腐蚀作用。

6．硅粉对混凝土抗冻性的影响关于硅粉对混凝土抗冻性的影响，国内外的大量研究表明，在等量取代的情况下，掺量小于l5％的硅粉混凝土，其抗冻性基本相同，有时还会提高(如掺量5％～l0％时)，但掺量超过20％会明显降低硅粉混凝土的抗冻性。在高性能混凝土中，从减少早期塑性收缩和干缩考虑，一般把硅粉掺量控制在胶凝材料总量的l0％以内，这时由于气泡间距系数降低，抗冻性往往有所提高，有关试验数据见表2—39。

7．硅灰与碱——集料反应当向混凝土中掺入硅灰后，硅灰和水泥中的碱反应，能够防止碱——集料反应产生的过度的膨胀。国内外实践表明，硅灰对抑制混凝土中的碱——集料反应是有利的。在计算混凝土的总碱量时，硅灰带入的有效碱量按照其总碱含量的50％计算。

由于硅灰的比表面积大，掺人硅灰后，混凝土的用水量增大，需改变高效减水剂掺量来调节混凝土的用水量。高性能混凝土中硅灰的掺量宜控制在5％～l0％，这是因为硅灰会引起早期收缩过大的问题。硅灰的价格较贵，考虑到混凝土的成本．一般在C70级以下的混凝土中未必需要掺入硅灰。

五、天然沸石粉

（一）天然沸石粉来源1．沸石和沸石岩

沸石是一族架状构造的含水铝硅酸盐矿物。其化学组成常用:

(Na,K)x(Mg,Ca,Sr,Ba)y[Al(x+2y)Sin-(x+2y)O2n]·mH2O表示，式中Al的个数等于阳离子的总价数，O的个数为Al和Si总数的两倍。在沸石的结晶骨架内，主要含Na、Ca及少数的Sr、Ba、K、Mg等金属离子。其Si／Al比和阳离子都是变值。

目前已知的天然沸石有38种。我国在建筑材料中常用的沸石有斜发沸石和丝光沸石。●丝光沸石是毛发丝状的，丝光沸石往往与蒙脱石共生;●斜发沸石是宽板条状的，斜发沸石与石英共生。

沸石岩是以沸石为主要矿物的岩石(或称之为天然沸石岩)。

2．磨细天然沸石磨细天然沸石指以天然沸石岩为原料，经破碎、磨细制成的产品。磨细天然沸石是一种含多孔结构的微晶矿物，是一种矿产资源。迄今为止，我国天然沸石在建筑材料中的应用有以下几个方面：

①水泥混合材，用以提高水泥产量和改善水泥的性能，特别是有效地解决了水泥安定性不良的问题；

②混凝土矿物外加剂，用以配制高性能混凝土。以普通的混凝土原材料、高效减水剂，可以配制出强度60～80MPa