混凝土掺合料

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1、 混凝土掺合料混凝土掺合料中铁四局集团试验检测中心混凝土掺合料定义：混凝土掺合料定义： 在配制混凝土时加入较大量矿物细掺料，可降低温 升，改善工作性增进后期强度，并可改善混凝土的 内部结构，提高抗腐蚀能力。尤其是矿物细掺料对碱 一集料反应的抑制作用已引起国内外专业人员的极大 兴趣。因此，国外将这种混合材料称为辅助胶凝材料 ，是高性能(不仅高强)混凝土不可缺少的组分。 混凝土掺合料分类混凝土掺合料分类非活性矿物掺合料活性矿物掺合料 按来源天然类人工类 工业废料类活性矿物掺合料活性矿物掺合料活性矿物掺合料虽然本身不硬化或硬化速度很慢， 但能与水泥水化生成的a(OH)，生成具有水硬性 的胶凝材料。如

2、粒化高炉矿渣、火山灰质材料、粉 煤灰、硅灰等。 非活性矿物掺合料非活性矿物掺合料非活性矿物掺合料一般与水泥组分不起化学作用 ，或化学作用很小，如磨细石英砂、石灰石、硬 矿渣之类材料。 混凝土常用掺合料混凝土常用掺合料粉煤灰矿渣粉硅灰一、粉煤灰一、粉煤灰煤灰是由燃烧煤粉的锅炉烟气中收集到的细粉末， 其颗粒多呈球形，表面光滑。 粉煤灰有高钙粉煤灰和 低钙粉煤灰之分，由褐煤燃烧形成的粉煤灰，其氧化钙 含量较高(一般CaO10)，呈褐黄色，称为高钙粉煤 灰，它具有一定的水硬性；由烟煤和无烟煤燃烧形成的 粉煤灰，其氧化钙含量很低(一般CaO10)呈灰色或 深灰色，称为低钙粉煤灰，一般具有火山灰活性。 低

3、 钙粉煤灰来源比较广泛，是当前国内外用量最大、使用 范围最广的混凝土掺合料。 1、分类（按煤种）：F类粉煤灰由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰C类粉煤灰由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧 化钙含量一般大于10%2、用其做掺合料有两方面的效果： （1）节约水泥：一般可节约水泥1015，有显著的经济效益。 （2）改善和提高混凝土的下述技术性能 ：(1)改善混凝土拌和物的和易性、可泵性和抹面性； (2)降低了混凝土水化热，是大体积混凝土的主要掺 合料；(3)提高混凝土抗硫酸盐性能；(4)提高混凝土抗渗性；(5)抑制碱骨料反应。 3、拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求（1）、国家标准用于水泥和混混凝土中的

4、粉煤灰 （ GB/T1596-2005）将粉煤灰化为三个等级。项目技术要求 I级II级III级细度（45um方孔筛筛余）， 不大于（%）F类粉煤灰12.025.045.0 C类粉煤灰需水量比，不大于（%）F类粉煤灰95105115 C类粉煤灰烧失量，不大于（%）F类粉煤灰5.08.015.0 C类粉煤灰项目技术要求I级II级III级含水量，不大于（%）F类粉煤灰1.0C类粉煤灰三氧化硫，不大于（%）F类粉煤灰3.0C类粉煤灰游离氧化钙，不大于（%）F类粉煤灰1.0C类粉煤灰4.0安定性雷氏夹沸煮后增加距 离，不大于（%）C类粉煤灰5.0（2）、铁道部铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 （铁建设2

5、005157号）对粉煤灰的技术要求表4.2.2 粉煤灰的技术要求序号名称技术要求备注C50以下C50及以上1细度，%2012按用于水泥和混凝土中 的粉煤灰（GB/T 1596）检验2Cl-含量，%0.02按水泥原料中氯的化学 分析方法（JC/T420 ）检验3需水量比，%105100按用于水泥和混凝土中 的粉煤灰（GB/T 1596）检验4烧失量，%5.03.0按水泥化学分析方法 （GB/T176）检验5含水率，%1.0（对干排灰而言）按用于水泥和混凝土中 的粉煤灰（GB/T 1596）检验6SO3含量，%3按水泥化学分析方法 （GB/T176）检验2006年7月20日铁道部关于发布客运专线路

6、基工程质量 施工验收暂行标准等九项铁路工程建设标准局部修订条文的通 知（铁建设【2006】141号）增加了对粉煤灰安定性和游离氧 化钙指标的要求序号名称技术要求C50以下混凝土C50及以上 混凝土.7游离氧化钙含量，%F类粉煤灰： 1.0 C类粉煤灰： 4.08安定性 雷氏夹沸煮后增加距离，不 大于，%C类粉煤灰： 5.04 、混凝土中掺用粉煤灰的方法（1）、等量取法代等量取代法是指以等质量的粉煤灰取代混凝土中的水泥，这 种方法主要适用于掺加工级粉煤灰、混凝土超强以及大体积混凝 土工程（2）、超量取代法超量取代法是掺入混凝土中的粉煤灰数量大于所取代水泥的 数量，一部分粉煤灰代替水泥，另一部分粉

7、煤灰代替砂子。其目 的是增加混凝土中胶凝材料用量，减少水与胶凝材料之比，以补 偿由于粉煤灰取代水泥而造成的强度降低。超量取代法可以使掺 粉煤灰的混凝土达到与不掺时相同的强度，并可节约细集料用量 ，改善砂子级配，增加混凝土密实性，改善混凝土性能。粉煤灰 的超量取代系数(粉煤灰掺入质量与取代水泥质量之比)应根据粉 煤灰的等级而定，通常可按表规定选用：（3）、外掺法外掺法是指在保持昆凝土水泥用量不变的情况下，外掺一定 数量的粉煤灰，其目的只是为了改善混凝土拌合物的和易性。粉煤灰等级IIIIII 超量取代系数1.11.41.31.71.52.05、混凝土中掺用粉煤灰注意事项(1)选择适合的使用部位和掺

8、量粉煤灰最适宜在大体积混凝土中，对钢筋混凝土、寒冷地 区有抗冻融要求的混凝土应采取相应的技术措施后才可使用。 粉煤灰掺量主要决定于原材料质量、使用部位、环境条件等因 素，具体掺量要根据设计要求，通过试验后确定。 (2)避免过振 对粉煤灰混凝土应注意掌握振捣时间，这是因为一方面粉 煤灰混凝土易于振捣，另一方面粉煤灰相对密度轻，特别是粉 煤灰中的碳粒更轻，在振捣过程中很容易上浮到浇筑层表面， 如粉煤灰、碳粒和水过于集中在浇筑层表面，混凝土层面之间 就会形成薄弱环节，影响浇筑层面之间混凝土的强度。所以一 般粉煤灰混凝土坍落度应设计小些，并应避免过振，掌握振捣 时间以浇筑层表面开始翻浆为止。 (3)加

9、强养护 粉煤灰在混凝土中发挥作用是在二次水化反应之后，经二 次水化后粉煤灰中的活性成分才生成具有一定强度的、稳定的 水化产物。二次水化反应的充分条件是要保证一定的温度、湿 度，只有在这种条件下，粉煤灰的二次水化反应才能进行并反 应完全。因此，应加强粉煤灰混凝土的养护。6、磨细粉煤灰与原状粉煤灰在性能上有何不同? 原状灰是指直接从电厂收尘器中收集下来未经任何加工处理的 粉煤灰。磨细灰是指采用球磨的方法将原状灰进一步磨细而得到的粉煤灰 。 电厂收集到的原状粉，如能达到I、级灰的标准，一般不需经 过粉磨就直接用于混凝土工程中，能直接收集到I、级灰的多 数是有静电除尘设备的电厂，而对于采用机械收尘的电

10、厂，它们 的粉煤灰一般细度都较粗、含碳量都较高，这样的粉煤灰一般都 要经过脱碳、磨细后才使用。在粉煤灰磨细过程中，粉煤灰中的 实心或厚壁玻璃微珠是很难磨碎的，仅是把表面擦破；多孔玻璃 体结构松脆，以及一些粘连体，薄壁空珠、碳粒容易磨碎和分散 成为细屑和个体微珠；粉磨过程也是一种均匀混合过程，使粉煤 灰的质量得到了提高。 经过粉磨后的磨细灰与原状灰相比80m 的筛余量减少，相对密度增加、比表面积加大、标准稠度需水量 减小，需水量比也减少，更主要的一点是磨细灰的活性比原状灰 有显著提高，从而提高了磨细粉煤灰混凝土的强度。粉煤灰混凝土配合比设计方法 一、“简单取代法” 等量取代或随意超量的配合比设计

11、方 法。 早期的粉煤灰混凝土主要用于大体积混凝土，习 惯用粉煤灰等量取代水泥，所以这样的方法叫做“等量 取代”或者叫做“简单取代”。按照习惯用28天龄期强度来 评定混凝土性能，不难发现，在28天时，等量取代的粉 煤灰混凝土达不到等强度指标，且其它许多性能指标也 会有所降低。这样的粉煤灰混凝土的28天强度降低百分 数大致与粉煤灰掺加百分数接近。其性能中特别令人注 意的是具有凝胶硬化延缓，早期强度降低较多，弹性模 量降低，收缩性大，徐变值大，抗冻性差，泌水性差， 耐磨性差，抗碳化性能差等缺点。二、“改良取代法” 以 粉煤灰胶凝效率系数和等效水灰比为理论基础的等和易 性和28天等强度的粉煤灰配合比设

12、计方法。 现行的改 良粉煤灰配合比设计新方法，实质上都是在取代问题上 做文章，所以这些方法可统称为“改良取代法。 改良取代法总的原则是，在性能上要求粉煤灰混凝 上基本不低于基准混凝土，一般只要求28天等强度和 等和易性，经济上也要求成本能比基准3混凝土所降低 ，有的工程还要求提高耐久性，而结构混凝土一般要 求保证耐久性不降低。为了满足这些条件，粉煤灰混 凝土中粉煤灰的用量，往往要超过应扣除水泥的数量 ，因而统称为“超量取代法”，以示与过去的“等量取代 法”有所区别。 实际的“超量”并非是简单地酌量多用一 些粉煤灰，有的情况下还相当复杂,可以分为以下两大 类：1、调整系数法 调整法系直接引用基准

13、混凝土 配合比设计结果，按照设计和易性相等和28 天强 度 相等的粉煤灰混凝土的要求，乘以相 应的“调整系数”适当地调整各种基本材料的用 量，包括确定粉煤灰的用量、取代水泥量、 水泥用量等，然后确定配合比。 用好调整系 数法有三个关键：首先是要选好基准混凝上 的配合比；其次是要求该地区应有质量稳定 的粉煤灰供应，因为粉煤灰质量波动过大， 固定的调整系数法就无法应变；第三是通过 系统试验制订适用的调整系数表。2、超量系数法 这里的超量系数跟粉煤灰胶 凝效率系数有关，并非随意超量。 粉煤灰 胶凝效率系数-表示以1kg的粉煤灰作为胶 凝材料加入混凝土中,所能取代的水泥用量. 三、固定用量法和固定掺量

14、比法四、按经济 原则(最佳化)的配合比设计 影响粉媒灰获混 凝土经济效应的有以下三个主要因素： (1) 粉媒灰与水泥的相对成本； (2)水泥和粉媒 灰的质量； (3)所制备的混凝土的性能要求 。二、矿粉二、矿粉（1）矿粉的由来及作用超微细矿粉简称矿粉，其主要原料粒化高炉矿渣是炼铁 过程中所产生的工业副产品。粒化高炉矿渣以玻璃体结构为主，其玻璃体在85%以上 ，因此它具有很好的活性。这些活性中的SiO2、Al2O3与水泥中C3S和C2S水化产生 的Ca（OH）2反应，进一步形成水化硅酸钙产物，填充 混凝土的孔隙中，大幅度提高水泥混凝土密实度，同时 将强度较低的Ca（OH）2晶体转化成了强度较高的

15、水化 硅酸钙凝胶，从而使混凝土的一系列性能得到改善。 （2 2）铁道部）铁道部铁路混凝土结构耐久性设计暂行铁路混凝土结构耐久性设计暂行 规定规定（铁建设（铁建设20051572005157号）对矿渣粉的技术号）对矿渣粉的技术 要求要求（3）矿渣粉作用机理： 矿渣微粉用作混凝土的掺合料能改善或提高 混凝土的综合性能， 其作用机理在于矿渣微 粉在混凝土中具有微集料效应、微晶核效应和 火山灰效应， 而且还可以提高混凝土的抗渗 性，降低水化热防止温升裂缝。 微集料效应 矿渣微粉的细度比水泥颗粒细， 在取代了 部分水泥以后，这些小颗粒填充在水泥颗粒 间的空隙中，使胶凝材料具有更好的级配， 形成了密实充填

16、结构和细观层次的自紧密堆 积体系。 同时还能降低标准稠度下的用水量 ，在保持相同用水量的情况下又可增加流动 度，因此改善了和易性。 填充作用的另一好 处是增加了粘聚性，防止了泌水离析， 改善 了可泵性。 微晶核效应矿渣微粉的胶凝性虽然与硅酸盐水泥相比较 弱，但它为水泥水化体系起到微晶核效应的作 用，加速水泥水化反应的进程并为水化产物提 供了充裕的空间，改善了水泥水化产物分布的 均匀性，使水泥石结构比较致密，从而使混凝 土具有较好的力学性能。 火山灰效应。 混凝土中掺入矿粉，在混凝土内部的碱环境中 ， 矿粉吸收水泥水化时形成的Ca (OH) 2 ，且 能促进水泥进一步水化生成更多有利的CSH 凝 胶，使集料接