混凝土的组成材料掺合料课件

主讲人：伍朝阳混凝土的组成材料---掺合料（六）矿物掺合料MineralAdmixture以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成分，具有规定细度，能改善砼性能的（活性）粉体材料。《矿物掺合料应用技术规范》GB/T51003-2014在定义矿物掺合料时不再细分为活性还是惰性。

辅助胶凝材料水泥与矿物掺合料的总称---《结构混凝土性能技术规范》CCPA-S001（2012年版）混凝土中的水泥与活性矿物掺合料的总称---《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011胶凝材料Binder定义掺合料技术标准粉煤灰FA《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2017粒化高炉矿渣粉S《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046-2017硅灰SF《砂浆和混凝土用硅灰》GB/T27690-2011和《矿物掺合料应用技术规范》GB/T51003-2014《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T18736-2017沸石粉Z《混凝土和砂浆用天然沸石粉》JG/T566-2018钢渣粉《用于水泥和混凝土中的》GB/T20491-2017磷渣粉《混凝土用粒化电炉磷渣粉》JG/T317-2011《矿物掺合料应用技术规范》GB/T51003-2014石灰石粉《用于水泥砂浆和混凝土中的石灰石粉》GB35167-2017偏高岭土MK《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T18736-2017新增

《预拌混凝土》GB/T14902-2012规定，硅灰应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015规定，硅灰应符合种类3312浆骨比增大代替部分水泥，节约成本4节约资源，改善环境骨料可抑制水泥的收缩。而掺合料密度小，浆体体积变大，即浆骨比增大，对砼的体积稳定性有影响，但有利于泵送。作用降低混凝土水化热和温升微集料&活性&形态&叠加效应降低混凝土的干缩提高混凝土密实度，提高强度和抗冻、抗渗性等耐久性

级配更为合理

除硅灰以外，早期强度低，后期强度高改善和易性混凝土的碱度降低，抗碳化能力减弱煤粉+-电收尘器锅炉炉底灰粉煤灰烟囱1.粉煤灰FlyAsh（FA）1）定义电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末。活性火山灰质材料非常细，呈球形2）种类按燃煤品种分：由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，CaO含量一般≥10%由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰F类粉煤灰C类粉煤灰又称为高钙灰技术安全性不及F类根据用途分拌制砂浆和混凝土用粉煤灰；水泥活性混合材料用粉煤灰3）拌制混凝土和砂浆用粉煤灰性能要求（GB/T1596-2017）项

目理化性能要求Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级细度(45μm方孔筛筛余)/%F类粉煤灰≤12.0≤30.0≤45.0C类粉煤灰需水量比

/%F类粉煤灰≤95≤105≤115C类粉煤灰烧失量

/%F类粉煤灰≤5.0≤8.0≤10.0C类粉煤灰三氧化硫（SO3）质量分数/%F类粉煤灰≤3.0C类粉煤灰游离氧化钙（f-CaO）质量分数/%F类粉煤灰≤1.0C类粉煤灰≤4.0二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）和三氧化二铁（Fe2O3）总质量分数/%F类粉煤灰≥70.0C类粉煤灰≥50.0安定性雷氏夹沸煮后增加距离/(mm)C类粉煤灰≤5.0筛余量反映的粉煤灰颗粒大小可能是由于其团聚的颗粒造成的。粗的粉煤灰的存在反而有利于混凝土的体积稳定性评价粉煤灰品质的重要指标之一。粉煤灰需水量比越大，水胶比越大，会导致混凝土强度降低。最重要的指标，能反映含碳量。烧失量主要是未燃尽碳，较粗，可降低活性，增大需水量，且强度低，易风化，抗冻性差，为粉煤灰中的有害成分。购进粉煤灰时，应按规定及时取样检验，检验项目包括应包括细度、需水量比、烧失量，C类粉煤灰还应检验安定性。---《矿物掺合料应用技术规范》GB/T51003-20144）特点5）用途

可以应用在各种混凝土工程建设中，尤其适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝土、抗硫酸盐、抗软水侵蚀混凝土、蒸养混凝土等。粉煤灰非常细，通常为球形颗粒，其润滑作用可提高砼流动性。粉煤灰的密度小，当等量取代水泥时，浆体数量增大，有利于拌合物的泵送。

粉煤灰活性越高，需水量越小；火山灰活性效应能提高砼的密实度，促进强度的发展，并增强耐久性。粉煤灰凝结缓慢，早期强度偏低，后期强度高。用粉煤灰替代部分水泥能有效降低水化热和干缩。粉煤灰对水胶比非常敏感，在低水胶比时，粉煤灰的作用才能发挥得较充分，因此必须随矿物掺合料掺量的增大而降低水胶比。粉煤灰掺量过大可导致混凝土碱度降低，不利于混凝土的抗碳化性。另外，在施工中应避免过振，特别是大坍落度混凝土更应注意，过振将使粉煤灰浆体上浮发生泌浆现象。粉煤灰混凝土的养护非常重要，在无保湿的条件下，会加剧收缩开裂，应及早、有效的养护以及保证足够的湿养护时间。2.粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）groundgranulatedblastfurnaceslagpowder铁水熔融矿渣高炉水池水淬烘干、粉磨球磨机以粒化高炉矿渣为主要原料，可掺加少量天然石膏，磨制成一定细度的粉体粒化高炉矿渣是从冶炼生铁的高炉中排出的，以硅酸盐和铝硅酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，具有潜在水硬性材料，简称矿渣。矿粉mineralfiller：由石灰岩等碱性石料经磨细加工得到的，在沥青混合料中起填料作用的以碳酸钙为主要成分的矿物质粉末。---《公路工程集料试验规程》JTGE42-20051）定义项目级别S105S95S75密度/（g/cm3）≥2.8比表面积/（m2/kg）

≥500≥400≥300活性指数/%7d≥95≥75≥5528d≥105≥95≥75流动度比/%≥95初凝时间比/%≤200含水量%≤1.0三氧化硫/%≤4.0氯离子/%≤0.06烧失量/%≤1.0不溶物（质量分数）/%≤3.0玻璃体含量（质量分数）/%≥85放射性内照射指数IRa≤1.0且Iγ≤1.02）粒化高炉矿渣粉技术指标和分级（GB/T18046-2017）购进矿渣粉时，应按规定及时取样检验，检验项目包括应包括比表面积、流动度比和活性指数。---《矿物掺合料应用技术规范》GB/T51003-20143）特点4）用途

几乎可适用于各种类型的混凝土，可用于配制高强、高性能混凝土，也可用于普通混凝土、大体积混凝土，以及各类地下和水下混凝土工程。

矿渣粉具有潜在的水硬性，活性比低钙粉煤灰大，与高钙粉煤灰接近；其早期增强效果优于低钙粉煤灰，改善和易性方面比粉煤灰略差；矿渣粉抗碳化能力比粉煤灰好，但化学收缩和自收缩较大。大掺量矿渣粉能显著提高混凝土抗海水和抗硫酸盐侵蚀，抑制混凝土的碱骨料反应。

在矿渣掺量增大到一定数量（约70%）以后，当用于地下或水下工程时，由于水泥量减少，矿渣缺少足够的激发物，相应的水化热和自收缩减小。加密硅铁合金厂硅冶炼厂烟罩冷凝硅粉200~300kg/m3500~600kg/m33.硅灰

SilicaFume（SF）1）定义

在冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的粉尘，经收集得到的以无定形二氧化硅为主要成分的粉体材料。

2）硅灰的主要技术指标（GB/T27690-2011）技术要求烧失量SiO2需水量比比表面积(BET法)活性指数（7d快速法）指标≤4.0%≥85.0%≤125%≥15m2/g（15000m2/kg）≥105%购进硅灰时，应按规定及时取样检验，检验项目包括应包括需水量比和烧失量。---《矿物掺合料应用技术规范》GB/T51003-2014水泥颗粒超细的玻璃球体，很高的活性（比水泥高1～3倍）贵早强，后期强度高，提高耐久性显著耐磨性优良比表面积非常高，需水量比很大，使砼流动性很差，收缩加大，温升。掺量>8%时强度会降低配合使用高效减水剂大体积砼慎用硅灰3）特点4）用途

硅灰一般应与其他矿物掺合料复合使用，例如，可复掺粉煤灰和硅灰，用硅灰提高早期强度，用优质粉煤灰降低混凝土需水量和自收缩，再加之颗粒的填充作用，使混凝土更密实，能明显增强混凝土抗氯离子侵入的能力和早期性能。

目前我国硅灰产量低，价格很高，一般强度低于C80时，都不考虑掺加硅灰。硅灰通常用来配制C100以上的超高强混凝土、高耐磨混凝土，对早强要求高的混凝土、以及对抗冻、抗渗、抗侵蚀、抑制碱骨料反应等要求高的混凝土。4.沸石粉NaturalZeolitePowder（Z）1）定义

以天然沸石岩为原料，经粉磨至规定细度的粉状材料（产品代号FS）。由于其特殊的空间架状结构，使其表现出较高的活性2）特点

具有良好的粘聚性和保水性，较高的强度效应，抗碱-骨料反应和抗硫酸盐能力显著；但需水量较大，且吸水性大使用高效减水剂解决为了减小自收缩和温度应力，也不宜磨得过细并控制掺量≤30%5.钢渣粉steelslagpowder1）定义

由符合《用于水泥中的钢渣》YB/T022标准规定的转炉或电炉钢渣（简称钢渣），经磁选除铁处理后粉磨达到一定细度的产品。---《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》GB/T20491-2017

从炼钢炉中排出的，以硅酸盐为主要成分的熔融物，经消解稳定化处理后粉磨所得的粉体材料。

---《矿物掺合料应用技术规范》GB/T51003-2014钢渣的化学成分和矿物组成接近于硅酸盐水泥熟料，其活性与质量稳定性比水淬的高炉矿渣较低，其成本明显低于矿渣。钢渣本身的需水量大于矿渣和粉煤灰。另外，钢渣颗粒与水泥颗粒的表面形态相近，即均呈不规则的多边形，且其表面有较多的细小的附着物，而矿渣和粉煤灰表面相对光滑，粉煤灰颗粒呈明显球状；因而与矿渣、粉煤灰比，钢渣颗粒的物理填充减水作用相对较差，低掺量下钢渣混凝土的工作性不如矿渣和粉煤灰混凝土。掺量较高时，改善工作性的效果与其相近。研究表明，钢渣粉与矿渣粉复合使用时能够相互活化，比单掺时的效果更好。炼钢过程中需要使用部分生石灰，这部分生石灰在未能充分钢渣化的情况下将成为游离生石灰。使用钢渣粉时，需要关注游离氧化钙、氧化镁含量和安定性指标。2）特点与应用6.磷渣粉granulatedelectricfurnacephosphorousslagpowder1）定义

用电炉法制黄磷时，所得到的以硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后粉磨所得的粉状材料。2）特点与应用磷渣粉是一种新型的矿物掺合料，能提高砼的抗拉强度和抗裂性能，改善耐久性。磷渣粉的活性较低，可单独使用，也可和矿渣粉、粉煤灰及其他活性掺合料通过试验验证后复合使用。由于磷渣粉含有氟、磷等化合物，可能与其他矿物掺合料、外加剂不相