高性能混凝土的原材料课件

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1、高性能混凝土高性能混凝土第二章第二章 高性能混凝土的原材料高性能混凝土的原材料 高性能混凝土由于要满足多元组分优化配制、可泵性、高高性能混凝土由于要满足多元组分优化配制、可泵性、高强度、良好的耐久性等多方面的技术要求，故在原材料选择强度、良好的耐久性等多方面的技术要求，故在原材料选择上要比普通混凝土上要比普通混凝土严格、复杂得多严格、复杂得多。 高性能混凝土高性能混凝土是指采用常规材料和生产工艺，能保证混凝是指采用常规材料和生产工艺，能保证混凝土结构所要求的各项土结构所要求的各项力学性能力学性能，并具有高，并具有高耐久性耐久性、高、高工作性工作性和高和高体积稳定性体积稳定性的混凝土。的混凝土。

2、 (1)原材料组成较复杂原材料组成较复杂 普通混凝土：水泥、水、砂、石普通混凝土：水泥、水、砂、石四元组分四元组分高性能混凝土：水泥、高性能混凝土：水泥、矿物掺合料、外加剂、矿物掺合料、外加剂、水、砂、石水、砂、石 多元组分多元组分磨细矿渣粉煤灰硅灰磨细钢渣等减水剂缓凝剂减缩剂膨胀剂等(2)(2)对原材料有更严格的要求对原材料有更严格的要求如对粗集料最大粒径的要求如对粗集料最大粒径的要求普通混凝土：普通混凝土：GB50204-92有如下规定，粗集料最大粒径不得大有如下规定，粗集料最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的于结构截面最小尺寸的1/4，不得大于钢筋最小净距的，不得大于钢筋最小净距的3/4；

3、对；对混凝土实心板，集料的最大粒径不宜超过板厚的混凝土实心板，集料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不能超，且不能超过过50mm。高性能混凝土：除普通混凝土的要求以外，粗集料最大粒径还高性能混凝土：除普通混凝土的要求以外，粗集料最大粒径还受泵送高度、输送管径大小限制，还受混凝土设计强度限制。受泵送高度、输送管径大小限制，还受混凝土设计强度限制。1.1.水泥水泥Cement Cement 水泥生产的主要原材料水泥生产的主要原材料粘土质原料：提供粘土质原料：提供Al质、质、Si质和部分质和部分Fe质组分，主要有如粘质组分，主要有如粘土、页岩、淤泥、污泥等。土、页岩、淤泥、污泥等。 SiO2 /(A

4、l2O3+Fe2O3) 约为约为2.53.5 Al2O3/ Fe2O3 约为约为1.53.0石灰质原料：提供石灰质原料：提供Ca质组分，主要有如石灰石、电石渣等质组分，主要有如石灰石、电石渣等校正原料：当上述两种原材料按任何配比均达不到所要求的校正原料：当上述两种原材料按任何配比均达不到所要求的组成时，用其他原材料如组成时，用其他原材料如Fe粉等进行校正。粉等进行校正。调凝材料：主要是石膏调凝材料：主要是石膏1.1.水泥水泥Cement Cement 水泥的生产过程水泥的生产过程简单地说，水泥的生产过程可以概括为简单地说，水泥的生产过程可以概括为“两磨一烧两磨一烧”，即生料的粉磨、熟料的烧成、

5、熟料的粉磨。即生料的粉磨、熟料的烧成、熟料的粉磨。1.1.水泥水泥Cement Cement 水泥品种水泥品种水泥品种众多，常用的有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、水泥品种众多，常用的有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥（矿渣掺量矿渣硅酸盐水泥（矿渣掺量20%70%）、火山灰质硅酸盐水）、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰掺量泥、粉煤灰硅酸盐水泥（粉煤灰掺量20%40%），其差别在），其差别在于混合材料品种和掺量大小。于混合材料品种和掺量大小。另外，还有硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、另外，还有硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等等，与硅酸盐水泥的差别在于

6、熟料矿物的不同。磷酸盐水泥等等，与硅酸盐水泥的差别在于熟料矿物的不同。可用于配制具有特殊性能的混凝土。可用于配制具有特殊性能的混凝土。特种硅酸盐水泥还包括道路硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、特种硅酸盐水泥还包括道路硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、低热微膨胀硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、油白色硅酸盐水泥、低热微膨胀硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、油井水泥等，可用于配制具有特殊性能的混凝土。井水泥等，可用于配制具有特殊性能的混凝土。1.1.水泥水泥Cement Cement 水泥强度指标水泥强度指标1.1.水泥水泥cement cement 水泥的强度性能与混凝土的强度性能水泥的强度性能与混凝土的强

7、度性能 混凝土强度在很大程度上取决于水泥强度及其性能。在我国，混凝土强度在很大程度上取决于水泥强度及其性能。在我国，配制高强混凝土配制高强混凝土宜选用宜选用42.5或更高强度等级的硅酸盐水泥或普或更高强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥通硅酸盐水泥。（1 1）混凝土强度与水泥强度等级的关系）混凝土强度与水泥强度等级的关系 水泥早期强度主要来源于水泥早期强度主要来源于C3S矿物的水化，矿物的水化， C3A矿物对水泥矿物对水泥早期强度也略有贡献，而早期强度也略有贡献，而C2S矿物对水泥的后期强度有贡献，矿物对水泥的后期强度有贡献，C4AF矿物对水泥强度性能贡献较小。相应地，使用的水泥矿物矿物对水泥

8、强度性能贡献较小。相应地，使用的水泥矿物组成对混凝土的强度大小及其发展趋势有影响。组成对混凝土的强度大小及其发展趋势有影响。（2 2）混凝土强度与水泥矿物组成的关系）混凝土强度与水泥矿物组成的关系1.1.水泥水泥cement cement 水泥的强度性能与混凝土的强度性能水泥的强度性能与混凝土的强度性能 通常而言，在总胶凝材料用量相同的情况下水泥用量越高通常而言，在总胶凝材料用量相同的情况下水泥用量越高强度越高，但这也并非绝对的事实，混凝土的强度影响因素强度越高，但这也并非绝对的事实，混凝土的强度影响因素众多，有时靠单纯增加水泥用量来提高混凝土强度甚至会适众多，有时靠单纯增加水泥用量来提高混凝

9、土强度甚至会适得其反。得其反。（4 4）混凝土强度与水泥用量的关系）混凝土强度与水泥用量的关系高细度水泥早期强度增长很快，但后期强度很少增加，高细度水泥早期强度增长很快，但后期强度很少增加，而且水化热大，所以细度应合适。而且水化热大，所以细度应合适。（3 3）混凝土强度与水泥细度的关系）混凝土强度与水泥细度的关系此外，水泥的强度性能与其煅烧制度等也有关系。此外，水泥的强度性能与其煅烧制度等也有关系。1.1.水泥水泥cement cement 水泥与高效减水剂的相容性水泥与高效减水剂的相容性问题的提出：问题的提出： 在高性能混凝土当中，普通使用高效减水剂，而水泥与在高性能混凝土当中，普通使用高效

10、减水剂，而水泥与高效减水剂之间存在相容性的问题，即：在水胶比很低的情况高效减水剂之间存在相容性的问题，即：在水胶比很低的情况下，并不是每一种符合国家标准的水泥在使用一定的高效减水下，并不是每一种符合国家标准的水泥在使用一定的高效减水剂时都有同样的流变性能；同样，也并不是每一种符合国家标剂时都有同样的流变性能；同样，也并不是每一种符合国家标准的超塑化剂对每一种水泥流变性能的影响都一样。准的超塑化剂对每一种水泥流变性能的影响都一样。 1.1.水泥水泥cement cement 一、根据工程的应用环境和外加剂的相容性，选择水泥的品种，通常水泥细度应适中，C3A含量应较低（8%以下），碱含量也较低；二

11、、高标号水泥出厂后,应尽快使用,否则,强度损失较大;三、对于高强度的高性能混凝土,为了保证水泥质量的稳定,严禁使用立窑水泥;四、若没有相应的措施,最好不用早强型的水泥,以免影响混凝土的流变性能和后期强度的发展；五、刚出磨的水泥应降温后再使用，否则有可能对混凝土工作性能和内部温升造成严重影响。高性能混凝土对水泥的选择：高性能混凝土对水泥的选择：2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料集料（又称骨料）是混凝土的主要组成材料之一，占混凝土体积（又称骨料）是混凝土的主要组成材料之一，占混凝土体积比例比例70%80%左右。集料在混凝土中既有技术上的作用，又有经济左右。集料在混凝土中既

12、有技术上的作用，又有经济上的意义。在技术上，集料的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高上的意义。在技术上，集料的存在使混凝土比单纯的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好的耐久性；在经济上它比水泥便宜很多，作为廉的体积稳定性和更好的耐久性；在经济上它比水泥便宜很多，作为廉价的填充材料，使得混凝土这种建筑材料成本低廉。价的填充材料，使得混凝土这种建筑材料成本低廉。2.2.集料集料 AggregateAggregate按混凝土集料粒径，可以将其分为粗集料和细集料。通常把按混凝土集料粒径，可以将其分为粗集料和细集料。通常把0.154.75mm粒径的集料称为细集料。把粒径的集料称为细集料。把4.75mm以上粒

13、径的集料称为以上粒径的集料称为粗集料。根据集料的密度，可分为普通集料，重质集料和轻集料。不粗集料。根据集料的密度，可分为普通集料，重质集料和轻集料。不同的集料，应用于要求不同的混凝土，如重质集料一般用于防辐射混同的集料，应用于要求不同的混凝土，如重质集料一般用于防辐射混凝土的配制，而轻集料则有利于减轻混凝土的自重和隔声等作用。按凝土的配制，而轻集料则有利于减轻混凝土的自重和隔声等作用。按集料的来源和加工方式不同可分为天然集料和人工集料两大类；而按集料的来源和加工方式不同可分为天然集料和人工集料两大类；而按集料的材质不同，又可分为石灰岩集料、花岗岩集料、砂岩集料、石集料的材质不同，又可分为石灰岩

14、集料、花岗岩集料、砂岩集料、石英岩集料等。英岩集料等。集料的分类集料的分类2.2.集料集料 Aggregate Aggregate细集料分类细集料分类细骨料一般为天然岩石长期风化等自然条件下形成的天然砂。根细骨料一般为天然岩石长期风化等自然条件下形成的天然砂。根据产源的不同，天然砂可分为河砂、海砂及山砂。也有天然岩石经人据产源的不同，天然砂可分为河砂、海砂及山砂。也有天然岩石经人工加工得到的机制砂，其定义为由机械破碎、筛分制成的，粒径小于工加工得到的机制砂，其定义为由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒

15、。而混合砂指由机制砂和天然砂混合制成的砂。而混合砂指由机制砂和天然砂混合制成的砂。2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料的级配集料的级配颗粒级配是指粒径大小不同的骨料相互搭配的情况。良好的级配颗粒级配是指粒径大小不同的骨料相互搭配的情况。良好的级配应当能使骨料的空隙率和总表面积均较小，从而不仅使所需水泥浆量应当能使骨料的空隙率和总表面积均较小，从而不仅使所需水泥浆量较少，而且还可以提高混凝土的密实度、强度及其它性能。因此，对较少，而且还可以提高混凝土的密实度、强度及其它性能。因此，对于集料的级配，无论是商品混凝土生产企业还是施工单位，都应予以于集料的级配，无论是商品混凝土

16、生产企业还是施工单位，都应予以重视。重视。 2.2.集料集料 Aggregate Aggregate细集料的级配细集料的级配砂的级配通常用筛分法确定。根砂的级配通常用筛分法确定。根据国家标准，筛孔尺寸有据国家标准，筛孔尺寸有0.075mm0.15mm0.3mm0.6mm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm这几个级别。这几个级别。2.2.集料集料 Aggregate Aggregate细集料的级配规定2.2.集料集料 Aggregate Aggregate细集料粗细程度表示方法细集料粗细程度表示方法2 2、细度模数法、细度模数法式式中中 i i累累计筛余余百百分分率率，即即该号号筛与

17、与大大于于该号号筛的各的各筛分分计筛余百分率之和。余百分率之和。2.2.集料集料 Aggregate Aggregate2.2.集料集料 Aggregate Aggregate石石子子各各粒粒级的的公公称称上上限限粒粒径径称称为这种种石石子子的的最最大大粒粒径径。石石子子的的最最大大粒粒径径增增大大，则相相同同质量量石石子子的的总表表面面积减减小小，混混凝凝土土中中包包裹裹石石子子所所需需水水泥泥浆体体积减减少少，即即混混凝凝土土用用水水量量和和水水泥泥用用量量都都可可减减少少。配配制制普普通通强度度等等级混混凝凝土土时，在在一一定定的的范范围内内，石石子子最最大大粒粒径径增增大大，可因用水量

18、的减少提高混凝土的可因用水量的减少提高混凝土的强度。度。然然而而石石子子最最大大粒粒径径过大大时，则由由于于骨骨料料与与水水泥泥砂砂浆粘粘结面面积下降等原因造成混凝土的下降等原因造成混凝土的强度下降。度下降。对于于C50C60混混凝凝土土，粗粗集集料料最最大大粒粒径径宜宜不不大大于于25mm，对C60以上的混凝土宜小于以上的混凝土宜小于 20mm。 2.2.集料集料 Aggregate Aggregate同同时，最大粒径的，最大粒径的选用，要受用，要受结构上构上诸因素和因素和施工条件等方面的限制。施工条件等方面的限制。 另外：另外：1、粗粗集集料料粒粒径径不不得得大大于于结结构构截截面面最最小

19、小尺尺寸寸的的1/4，不不得得大大于于钢钢筋筋间间最最小净距小净距 的的3/4。 2、对对混混凝凝土土实实心心板板，集集料料的的最最大大粒粒径径不不宜宜超超过过板板厚厚的的1/2，且且不不能能超过超过50mm。 粗集料粗集料5-25mm最佳级配图最佳级配图 粗集料粗集料5-40mm最佳级配图最佳级配图 2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料的粒形集料的粒形集料的粒形对混凝土工作性能及强度有重要的影响，集料的粒形对混凝土工作性能及强度有重要的影响，集料的粒形对混凝土工作性能及强度有重要的影响，集料的粒形对混凝土工作性能及强度有重要的影响，配制高性配制高性配制高性配制高性能混

20、凝土应当尽量选择针片状含量低的粗集料以及圆形度较高的细集能混凝土应当尽量选择针片状含量低的粗集料以及圆形度较高的细集能混凝土应当尽量选择针片状含量低的粗集料以及圆形度较高的细集能混凝土应当尽量选择针片状含量低的粗集料以及圆形度较高的细集料，料，料，料，对工作性能要求高时应避免使用棱角多的机制砂。对工作性能要求高时应避免使用棱角多的机制砂。对工作性能要求高时应避免使用棱角多的机制砂。对工作性能要求高时应避免使用棱角多的机制砂。针状（颗粒长轴长度大于平均粒径的针状（颗粒长轴长度大于平均粒径的针状（颗粒长轴长度大于平均粒径的针状（颗粒长轴长度大于平均粒径的2.42.4倍）倍）倍）倍）片状（厚度小于平

21、均粒径的片状（厚度小于平均粒径的片状（厚度小于平均粒径的片状（厚度小于平均粒径的0.40.4倍）倍）倍）倍）针片状仪针片状仪2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料的强度及坚固性集料的强度及坚固性集料在混凝土当中起到骨架的作用，集料在混凝土当中起到骨架的作用，集料在混凝土当中起到骨架的作用，集料在混凝土当中起到骨架的作用，通常情况下，集料的强度通常情况下，集料的强度通常情况下，集料的强度通常情况下，集料的强度都应高于混凝土的设计强度。当混凝土设计强度等级较高时，集料强都应高于混凝土的设计强度。当混凝土设计强度等级较高时，集料强都应高于混凝土的设计强度。当混凝土设计强度等级较

22、高时，集料强都应高于混凝土的设计强度。当混凝土设计强度等级较高时，集料强度在很大程度上决定了混凝土的强度，但当集料强度足够高时，混凝度在很大程度上决定了混凝土的强度，但当集料强度足够高时，混凝度在很大程度上决定了混凝土的强度，但当集料强度足够高时，混凝度在很大程度上决定了混凝土的强度，但当集料强度足够高时，混凝土强度几乎不受集料强度的影响。土强度几乎不受集料强度的影响。土强度几乎不受集料强度的影响。土强度几乎不受集料强度的影响。我国行业标准普通混凝土用碎石我国行业标准普通混凝土用碎石我国行业标准普通混凝土用碎石我国行业标准普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法（或卵石质量标准及检验方法（或卵

23、石质量标准及检验方法（或卵石质量标准及检验方法（JGJ53-92JGJ53-92）规定混凝土强度等级为）规定混凝土强度等级为）规定混凝土强度等级为）规定混凝土强度等级为C60C60及以上时应进行岩石抗压强度检验，其他情况下如有怀疑或认为及以上时应进行岩石抗压强度检验，其他情况下如有怀疑或认为及以上时应进行岩石抗压强度检验，其他情况下如有怀疑或认为及以上时应进行岩石抗压强度检验，其他情况下如有怀疑或认为有必要时也可进行岩石的抗压强度检验。岩石的抗压强度与混凝土强有必要时也可进行岩石的抗压强度检验。岩石的抗压强度与混凝土强有必要时也可进行岩石的抗压强度检验。岩石的抗压强度与混凝土强有必要时也可进行

24、岩石的抗压强度检验。岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于度等级之比不应小于度等级之比不应小于度等级之比不应小于1.51.5，且火成岩强度不宜低于，且火成岩强度不宜低于，且火成岩强度不宜低于，且火成岩强度不宜低于80MPa80MPa，变质岩不，变质岩不，变质岩不，变质岩不宜低于宜低于宜低于宜低于60MPa60MPa，水成岩不宜低于，水成岩不宜低于，水成岩不宜低于，水成岩不宜低于30MPa30MPa。2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料的强度及坚固性集料的强度及坚固性集料的强度难以直接进行测量，一般通过压碎值指标和母岩强度集料的强度难以直接进行测量，一般通过压碎值指标

25、和母岩强度集料的强度难以直接进行测量，一般通过压碎值指标和母岩强度集料的强度难以直接进行测量，一般通过压碎值指标和母岩强度来间接地进行评价。来间接地进行评价。来间接地进行评价。来间接地进行评价。岩石立方强度试验，是用母岩制成岩石立方强度试验，是用母岩制成岩石立方强度试验，是用母岩制成岩石立方强度试验，是用母岩制成 555 555 立方体，或直径与高立方体，或直径与高立方体，或直径与高立方体，或直径与高度均为度均为度均为度均为5 5的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和后进行抗压的圆柱体试样，浸泡水中，待吸水饱和

26、后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.51.5。2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料的强度及坚固性集料的强度及坚固性 压碎碎指指标是是将将一一定定重重量量气气干干状状态下下10102020的的石石子子装装入入一一定定规格格的的金金属属圆桶桶内内，在在试验机机上上施施加加荷荷载到到 200200，卸卸荷荷后后称称取取试样质量量（0 0），再再用用孔孔径径为2.362.

27、36的的筛子子筛除除被被压碎碎的的细粒，称取粒，称取试样的的筛余量（余量（m m1 1），用下式），用下式计算算压碎指碎指标： 式中式中a a 压碎指碎指标值，% %；0 0 试样质量，量，g g； m m1 1 压碎碎试验后后试样的的筛余量，余量，g g。 压碎指碎指标值越小，骨料的越小，骨料的强度越高。度越高。配制配制C60以上强度等级的高性能混凝土，应选择级配良好以上强度等级的高性能混凝土，应选择级配良好的玄武岩、石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石，岩石的抗压强度的玄武岩、石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石，岩石的抗压强度与混凝土的抗压强度等级之比不低于与混凝土的抗压强度等级之比不低于1.5，或其压

28、碎值，或其压碎值Qa小于小于10%。 2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料的强度及坚固性集料的强度及坚固性（2 2）骨料的）骨料的坚固性固性 骨骨料料的的坚固固性性是是指指在在气气候候、外外力力和和其其他他物物理理力力学学因因素素作作用用（如如冻融融循循环作作用用）下下骨骨料料抗抗碎碎裂裂的的能能力力。坚固固性性试验是是用用硫硫酸酸钠溶溶液液法法检验，试样经五五次次干干湿湿循循环后，其后，其质量量损失失应不超不超过规范的范的规定定2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料的杂质含量集料的杂质含量 为保保证混混凝凝土土的的质量量，砂砂中中有有害害杂质的的

29、含含量量，应符符合合国国家家技技术规范的范的规定。如果是海砂，定。如果是海砂，还要考要考虑氯离子的含量。离子的含量。 高高性性能能混混凝凝土土用用的的粗粗细集集料料含含泥泥量量宜宜控控制制在在1%1%以以下下，达达不不到到时应采取冲洗或其他措施采取冲洗或其他措施进行行处理。理。2.2.集料集料 Aggregate Aggregate集料性质对混凝土性质的影响3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂 外外外外加加加加剂剂是是是是指指指指在在在在拌拌拌拌和和和和混混混混凝凝凝凝土土土土过过程程程程中中中中掺掺入入入入以以以以改改改改善善善善混混混混凝凝凝凝土土土土性性性性能能能能为为目目目目的的的的物物物

30、物质质，其其其其掺掺量量量量一一一一般般般般不不不不大大大大于于于于水水水水泥泥泥泥质质量量量量的的的的5 5 5 5。在在在在现现代代代代混混混混凝凝凝凝土土土土技技技技术术中中中中，外外外外加加加加剂剂已已已已成成成成为为继继水水水水泥泥泥泥、砂砂砂砂、石石石石、水水水水后后后后混混混混凝土的不可或缺的第五凝土的不可或缺的第五凝土的不可或缺的第五凝土的不可或缺的第五组组分。分。分。分。 按功能分：改按功能分：改按功能分：改按功能分：改变变流流流流变变性的减水性的减水性的减水性的减水剂剂、引气、引气、引气、引气剂剂、泵泵送送送送剂剂 调节调节凝凝凝凝结时间结时间的的的的缓缓凝凝凝凝剂剂、速凝

31、、速凝、速凝、速凝剂剂、部分早、部分早、部分早、部分早强剂强剂 改善耐久性的减改善耐久性的减改善耐久性的减改善耐久性的减缩剂缩剂、阻、阻、阻、阻锈剂锈剂、防、防、防、防冻剂冻剂 提供特殊性能的引气提供特殊性能的引气提供特殊性能的引气提供特殊性能的引气剂剂、膨、膨、膨、膨胀剂胀剂、增、增、增、增韧剂韧剂 减减水水剂是是指指能能保保持持混混凝凝土土的的和和易易性性不不变，而而显著著减减少少其其拌拌合合用用水水量量的的外外加加剂。由由于于拌拌合合屋屋中中加加入入减减水水剂后后，如如不不改改变单位位用用水水量量，可可明明显地地改改善善其其和和易易性性，因此减水因此减水剂又称又称为塑化塑化剂。3.13.

32、1减水减水剂3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂 减减水水剂多多属属于于表表面面活活性性剂，它它的的分分子子结构构是是由由亲水水基基团和和憎憎水水基基团组成成，当当两两种种物物质接接触触时（如如水水水水泥泥，水水油油，水水气气），表表面面活活性性剂的的亲水水基基团指指向向水水，憎憎水水基基团朝朝向向水水泥泥颗粒粒（油油或或气气）。减减水水剂能能提提高高混混凝凝土土拌拌合合物物和和易易性性及及混混凝凝土土强度度的的原原因因，是是由由于于其其表表面面活活性性物物质间的吸附一分散作用、的吸附一分散作用、润滑、湿滑、湿润作用所致。作用所致。减水减水减水减水剂剂的作用机理的作用机理的作用机理的作用机理3.3

33、.外加剂外加剂外加剂外加剂 水水泥泥加加水水拌拌和和后后，由由于于水水泥泥颗粒粒间分分子子引引力力的的作作用用，产生生许多多絮絮状状物物而而形形成成絮絮凝凝结构构，使使10103030的的拌拌合合水水（游游离离水水）被被包包裹裹在在其其中中，从从而而降降低低了了混混凝凝土土拌拌合合物物的流的流动性。性。 当当加加入入适适量量减减水水剂后后，减减水水剂分分子子定定向向吸吸附附于于水水泥泥颗粒粒表表面面，亲水水基基端端指指向向水水溶溶液液。由由于于亲水水基基团的的电离离作作用用，使使水水泥泥颗粒粒表表面面带上上电性性相相同同的的电荷荷，产生生静静电斥斥力力，致致使使水水泥泥颗粒粒相相互互分分散散，

34、导致致絮絮凝凝结构构解解体体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性。性。3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂 另另外外，阴阴离离子子表表面面活活性性剂类减减水水剂，其其亲水水基基团极极性性很很强，易易与与水水分分子子以以氢键形形式式结合合，在在水水泥泥颗粒粒表表面面形形成成一一层稳定定的的溶溶剂化化水水膜膜，这层水水是是很很好好的的润滑滑剂，有有利利于于水水泥泥颗粒粒的的滑滑动，从从而而使使混混凝凝土土流流动性性进一一步步提提高高。减减水水剂还能能使使水水泥泥更更好好地地被被水水湿湿润，也也有有利利于于和和易易性性的的改善。改善。3.3.外

35、加剂外加剂外加剂外加剂3.3.外加剂外加剂 Admixture 使用减水使用减水使用减水使用减水剂剂的技的技的技的技术经济术经济效果效果效果效果在在保保持持和和易易性性不不变，也也不不减减少少水水泥泥用用量量时，可可减减少少拌拌合水用量合水用量5 525%25%或更多。或更多。在在保保持持原原来来配配合合比比不不变的的情情况况下下，可可使使拌拌合合物物的的坍坍落落度大幅度提高。度大幅度提高。若保持若保持强度及和易性不度及和易性不变，可，可节约水泥水泥101020%20%。由由于于拌拌合合水水量量减减少少，拌拌合合物物的的泌泌水水、离离析析现象象得得以以改改善，可提高混凝土的抗善，可提高混凝土的

36、抗冻性、抗渗性。性、抗渗性。在合适掺量及掺加方法下！在合适掺量及掺加方法下！在合适掺量及掺加方法下！在合适掺量及掺加方法下！目前常用的减水目前常用的减水目前常用的减水目前常用的减水剂剂木木质素系减水素系减水剂 主主要要有有木木质素素磺磺酸酸钙（木木钙）、木木质素素磺磺酸酸钠（木木钠）和和木木质素素磺磺酸酸镁（木木镁），其其中中以以木木钙使使用用最最多多，简称称剂，它属于阴离子表面活性，它属于阴离子表面活性剂。 剂是是以以生生产纸浆或或纤维浆的的亚硫硫酸酸木木浆废液液为原原料料，采采用用石石灰灰乳乳中中和和，经生生物物发酵酵除除糖糖、蒸蒸发浓缩、喷雾干干燥燥而而制制成成，为棕棕黄黄色色粉粉状状物

37、物。剂因因原原料料丰丰富富，价价格低廉，并具有格低廉，并具有较好的塑化效果，故目前好的塑化效果，故目前应用用较多。多。 剂为普普通通减减水水剂，其其适适宜宜掺量量为0.20.3，减减水水率率10左右；有左右；有缓凝作用，一般凝作用，一般缓凝凝13。3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂萘系减水系减水剂 萘系系减减水水剂为高高效效减减水水剂，它它是是以以工工业萘或或由由煤煤焦焦油油中中分分熘出出的的含含萘及及萘的的同同系系物物熘分分为原原料料，经磺磺化化、水水解解、缩合合、中中和和、过滤、干干燥燥而而制制成成，为棕棕色色粉粉末末，主主要要成成分分为一一萘磺酸磺酸盐甲甲醛缩合物，属阴离子表面活性合物，属

38、阴离子表面活性剂。 这类减减水水剂品品种种很很多多，目目前前我我国国生生产的的主主要要有有、MF、等等。萘系系减减水水剂适适宜宜掺量量为0.51.0，其其减减水水率率较大大，为1025%，增增强效效果果显著著，缓凝凝性性很很小小，大大多多为非非引引气气型型。适适用用于于日日最最低低气气温温以以上上的的所所有有混混凝凝土土工工程程，尤尤其其适适用用于于配配制制高高强、早早强、流、流态等混凝土。等混凝土。3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂树脂脂类减水减水剂 此此类减减水水剂为水水溶溶性性树脂脂，主主要要为磺磺化化三三聚聚氰胺胺甲甲醛树脂脂减减水水剂，简称称密密胺胺树脂脂减减水水剂。它它是是由由三三聚

39、聚氰胺胺、甲甲醛、亚硫硫酸酸钠按按适适当当比比例例、在在一一定定条条件件下下经磺磺化化、缩聚聚而而成，成，为阴离子表面活性阴离子表面活性剂。 我我国国产品品有有树脂脂减减水水剂，为非非引引气气型型早早强高高效效减减水水剂，其其各各项功功能能与与效效果果均均比比萘系系减减水水剂还好好。适适宜宜掺量量为05.，减减水水率率达达。对混混凝凝土土早早强与与增增强效效果果显著著，能能使使混混凝凝土土1d 强度度提提高高一一倍倍以以上上，强度度即即可可达达空空白白混混凝凝土土d的的强度度，长期期强度度亦亦明明显提提高高，并并可可提提高高混混凝凝土土的的抗抗渗渗、抗抗冻性性能能及及弹性模量。性模量。3.3.

40、外加剂外加剂外加剂外加剂糖蜜糖蜜类减水减水剂 糖糖蜜蜜类减减水水剂为普普通通减减水水剂，它它是是以以制制糖糖工工业的的糖糖渣渣、废蜜蜜为原原料料，采采用用石石灰灰中中和和而而成成，为棕棕色色粉粉状状物物或或糊糊状状物物，其其中中含含糖糖较多多，属属非非离离子子表表面面活活性性剂。国国内内产品粉状有品粉状有TF、ST、3FG等，糊状有糖蜜。等，糊状有糖蜜。 糖糖蜜蜜减减水水剂适适宜宜掺量量为0.20.3，减减水水率率10左左右，属右，属缓凝减水凝减水剂。3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂聚羧酸系高效减水剂 聚聚羧酸酸盐系高效减水系高效减水剂的特点是采用接枝共聚方法合的特点是采用接枝共聚方法合成，主

41、要原料成，主要原料为：丙：丙烯酸、酸、马来酸来酸酐、甲基丙、甲基丙烯酸、酸、丙丙烯酸酸羟乙乙酯等。等。 与常用的奈系和糖蜜与常用的奈系和糖蜜类减水减水剂相比，聚相比，聚羧酸系高效减酸系高效减水水剂具有具有掺量低、增量低、增强效果好、坍落度保持性好、与效果好、坍落度保持性好、与水泥适水泥适应性更好等特点。性更好等特点。聚聚羧酸系减水酸系减水剂掺量很小，一般量很小，一般为(0.1% (0.1% 0.2%),0.2%),减水率在减水率在25%25%左右，并且具有左右，并且具有优良的良的缓凝、早凝、早强或保持坍落度的作用或保持坍落度的作用3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂（1 1）减水剂选择的一般原则）

42、减水剂选择的一般原则 a a、选选用用的的减减水水剂剂减减水水增增强强效效果果好好，坍坍落落度度损损失失小小，不不应应使使混混凝凝土土拌拌合合物物产产生生泌泌水水、离离析析现现象象，要要具具有有良良好好的的和和易性及可泵性；易性及可泵性； b b、要按工程特点来选、要按工程特点来选: :大体积混凝土、高强度等级砼大体积混凝土、高强度等级砼 c c、要按施工时的环境温度来选：夏季、冬季、要按施工时的环境温度来选：夏季、冬季 d d、要考虑到材料来源及价格。、要考虑到材料来源及价格。 3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂减水减水剂的的选择原原则（2 2）强度要求）强度要求如如混混凝凝土土强强度度等等级

43、级C50C50，则则一一般般可可选选用用普普通通减减水水剂剂或或引引气减水剂（引气性大的高效减水剂有气减水剂（引气性大的高效减水剂有MFMF，建，建1 1和和AFAF等）；等）；如如混混凝凝土土强强度度等等级级C50C50，则则一一般般应应选选用用非非引引气气性性的的高高效效减减水水剂剂，如如国国产产的的FDNFDN，NFNF，UNFUNF，SN-2SN-2及及SMSM等等型型号号的的高高效效减减水剂；水剂；如有早强要求，则宜掺入早强剂或早强减水剂如有早强要求，则宜掺入早强剂或早强减水剂 3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂（3 3）其他要求）其他要求a a、普通减水剂，不宜单独用于蒸养混凝土；、

44、普通减水剂，不宜单独用于蒸养混凝土；b b、引引气气剂剂及及引引气气减减水水剂剂，不不宜宜用用于于预预应应力力混混凝凝土土、蒸养混凝土；蒸养混凝土；c c、缓缓凝凝剂剂及及缓缓凝凝减减水水剂剂，不不宜宜用用于于日日最最低低气气温温5 5 C C以以下下的的混混凝凝土土，不不宜宜单单独独用用于于水水泥泥用用量量低低、水水灰灰比比大大的的贫贫混混凝土，且不宜单独用于早强混凝土、蒸养混凝土；凝土，且不宜单独用于早强混凝土、蒸养混凝土； d d、氯氯盐盐、含含氯氯盐盐外外加加剂剂不不得得用用于于易易引引起起钢钢筋筋锈锈蚀蚀的的混混凝土工程；凝土工程； e e、氯盐、含氯盐外加剂宜与阻锈剂复合使用；、氯

45、盐、含氯盐外加剂宜与阻锈剂复合使用； f f、若外掺硅灰，则必须用高效减水剂；、若外掺硅灰，则必须用高效减水剂； 3.3.外加剂外加剂外加剂外加剂SEM图像不不掺减水剂，掺减水剂，高高 w/c w/c 水化水化物物距离宽距离宽低強低強 20,00020,000用萘系用萘系减水剂减水剂水化物距水化物距离离窄窄 高高强强 20,00020,000SEM图像用用X404取得更低取得更低 w/c水化物距水化物距离离更短更短特高特高强强 20,00020,000SEM图像3.3.外加剂外加剂 Admixture 减水剂的掺加方法减水剂的掺加方法减水剂的掺加方法减水剂的掺加方法先先掺法法后后掺法法分次分次

46、掺加法加法3.3.外加剂外加剂 Admixture 全球外加剂销售额：约全球外加剂销售额：约80亿欧元亿欧元外加剂品牌众多，品质不一。外加剂品牌众多，品质不一。减水减水减水减水剂剂的品牌和市的品牌和市的品牌和市的品牌和市场场3.3.外加剂外加剂 Admixture 3.2 3.2 3.2 3.2 调调凝凝凝凝剂剂缓凝凝剂促凝促凝剂速凝速凝剂什么是凝什么是凝结？为什么要什么要调凝？凝？调凝凝剂有哪些有哪些类别？3.3.外加剂外加剂 Admixture 3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 缓缓凝凝凝凝剂剂缓凝凝剂类别3.3.外加剂外加剂 Admixture 3.2.1 3.2.1 3.

47、2.1 3.2.1 缓缓凝凝凝凝剂剂缓凝凝剂作用机理作用机理缓凝凝剂的的作作用用机机理理解解释主主要要有有：吸吸附附理理论、生生成成络盐理理论、沉沉淀淀理理论和和控制控制氢氧化氧化钙结晶生晶生长理理论。3.3.外加剂外加剂 Admixture 3.3 3.3 3.3 3.3 速凝速凝速凝速凝剂剂可溶性无机可溶性无机盐类可溶性有机化合物可溶性有机化合物其他固体物其他固体物质速凝速凝速凝速凝剂剂的种的种的种的种类类目前学者目前学者对速凝速凝剂的促凝机理尚无的促凝机理尚无统一定一定论3.3.外加剂外加剂 AdmixtureAdmixture 混凝土减混凝土减缩剂（SRA)SRA)一般一般为聚聚醚或聚

48、醇或聚醇类有机物及有机物及他他们的衍生物，按的衍生物，按组分不同分分不同分为单一一组分减分减缩剂和和多多组分减分减缩剂，其中，其中单一减一减缩剂分分为：醇醇类减减缩剂聚氧乙聚氧乙烯类减减缩剂其他其他类型减型减缩剂3.43.4减减缩剂减减缩剂的种的种类3.3.外加剂外加剂 AdmixtureAdmixture 减减缩剂作作为一种减少混凝土孔隙中液相的表面一种减少混凝土孔隙中液相的表面张力的有机化合物，其主要作用机理就是降低混凝力的有机化合物，其主要作用机理就是降低混凝土毛土毛细管中液相的表面管中液相的表面张力，使毛力，使毛细管管负压下降，下降，减小收减小收缩应力。力。显然，当水泥石中孔隙液相的表

49、然，当水泥石中孔隙液相的表面面张力降低力降低时，在蒸，在蒸发或者是消耗相同的水分的或者是消耗相同的水分的条件下，引起水泥石收条件下，引起水泥石收缩的宏的宏观应力下降，从而力下降，从而减小收减小收缩。水泥石中孔隙液的表面。水泥石中孔隙液的表面张力下降得越力下降得越多，其收多，其收缩越小越小。减减缩剂的减的减缩机理机理3.5 3.5 膨膨胀剂混凝土膨混凝土膨胀剂是在膨是在膨胀水泥基水泥基础上上发展起来的一种混展起来的一种混凝土外加凝土外加剂。混凝土膨。混凝土膨胀剂按化学成分可以分按化学成分可以分为5 5类： 硫硫铝酸酸钙类膨膨胀剂 氧化氧化镁类膨膨胀剂 石灰石灰类膨膨胀剂 氧化氧化铁类膨膨胀剂 复

50、合复合类膨膨胀剂3.3.外加剂外加剂 AdmixtureAdmixture膨膨胀剂的分的分类3.3.外加剂外加剂 AdmixtureAdmixture3.5 3.5 膨膨胀剂膨膨胀剂的作用机理的作用机理（1 1）硫）硫铝酸酸钙类膨膨胀剂作用机理作用机理: :硫硫铝酸酸盐系膨系膨胀剂是工程中最常是工程中最常见的膨的膨胀剂, ,其品种很多其品种很多, ,主要包括主要包括CSACSA膨膨胀剂和明和明矾石膨石膨胀剂, ,产生膨生膨胀能的原因是由于硫能的原因是由于硫铝酸酸钙水化物水化物( (钙矾石石) )的的生成生成, ,其反其反应通式通式为: :6CaO+ 3Al2O3+ 3SO3+ 96H2O3Ca

51、OAlO2O33CaSO432H2O对钙矾石的膨石的膨胀机理机理, ,主要存在两种理主要存在两种理论: :即即结晶膨晶膨胀和胶体吸水膨和胶体吸水膨胀。3.3.外加剂外加剂 AdmixtureAdmixture3.5 3.5 膨膨胀剂膨膨胀剂的作用机理的作用机理（2 2）氧化）氧化镁类膨膨胀剂 氧化氧化镁系膨系膨胀剂主要是通主要是通过氧化氧化镁水化生成水化生成氢氧化氧化镁结晶晶( (方方镁石石) )而而产生膨生膨胀, ,体体积可增加可增加940% 940% 1238%1238%反反应式式为:MgO+H:MgO+H2 2OMg(OH)OMg(OH)2 2特性特性: :由于方由于方镁石在常温下的水化

52、反石在常温下的水化反应时间相相对较长, ,膨膨胀效效应发挥较慢慢, ,因此被用来因此被用来补偿由于温由于温度度变化引起的收化引起的收缩和后期收和后期收缩。3.3.外加剂外加剂 AdmixtureAdmixture3.5 3.5 膨膨胀剂膨膨胀剂的作用机理的作用机理（3 3）石灰系膨）石灰系膨胀剂 石灰系膨石灰系膨胀剂主要是通主要是通过氧化氧化钙遇水遇水发生反生反应生成生成氢氧化氧化钙而而产生膨生膨胀, ,水化水化产物体物体积可增加将近可增加将近1 1倍，倍，反反应式式为:CaO+H:CaO+H2 2OCa(OH)OCa(OH)2 2特性特性: :石灰系膨石灰系膨胀剂由于膨由于膨胀速率速率对温度

53、、湿度等温度、湿度等环境境影响十分敏感而影响十分敏感而难于控制于控制, ,生生产及使用及使用时间不能不能间隔隔过长, ,保保质期短而期短而较少用于一般混凝土的少用于一般混凝土的补偿收收缩, ,目前目前主要用于主要用于设备灌灌浆, ,职称灌称灌浆料料, ,用于大用于大3.3.外加剂外加剂 AdmixtureAdmixture3.5 3.5 膨膨胀剂膨膨胀剂的作用机理的作用机理（4 4）氧化）氧化铁系膨系膨胀剂 氧化氧化铁系膨系膨胀剂是在是在铁粉中粉中掺加适量的氧化加适量的氧化剂和催化和催化剂，使，使铁氧化，然后利用氧化氧化，然后利用氧化铁与碱的作用生成与碱的作用生成氢氧化氧化铁、氢氧化氧化亚铁而

54、使混凝土体而使混凝土体积膨膨胀，反，反应式式为: :Fe+ Rxn+ H2OFeXn+ R(OH)n+H2FeXn+R(OH)nFe(OH)n+RXn 式中式中RX为离子型催化剂。为离子型催化剂。特性特性: :此此类膨膨胀剂的主要特点是膨的主要特点是膨胀稳定期定期较早、耐早、耐热性性好，适用于干好，适用于干热高温高温环境，但膨境，但膨胀量不太大，主要作量不太大，主要作为收收缩补偿剂使用。使用。基准基准1#（含无水硫铝酸钙）（含无水硫铝酸钙）2# BEA3#（含熟明矾）（含熟明矾）（UEA）203水中养护水中养护203、RH=（605）%恒温恒湿养护恒温恒湿养护复合膨复合膨复合膨复合膨胀剂胀剂胀

55、剂胀剂BEABEABEABEA的研制的研制的研制的研制1）未掺膨胀剂的基准样，）未掺膨胀剂的基准样，21d已出现较大的收缩；已出现较大的收缩；2）1# 早期膨胀能大，但膨胀落差大，在早期膨胀能大，但膨胀落差大，在90d龄期已出现收缩；龄期已出现收缩；3）3#及掺及掺UEA样，早期膨胀能较小，且在样，早期膨胀能较小，且在90d龄期已出现收缩；龄期已出现收缩；4）2#掺掺BEA样，早期膨胀能大，且膨胀落差小，在样，早期膨胀能大，且膨胀落差小，在90d龄期仍有较大的膨胀率，龄期仍有较大的膨胀率，持续稳定膨胀。通过持续稳定膨胀。通过BEA组分的设计，可进行膨胀量的精确控制。组分的设计，可进行膨胀量的精

56、确控制。3.3.外加剂外加剂 AdmixtureAdmixtureSEM4.4.拌合水拌合水Water 有可能用于有可能用于搅拌混凝土的水：拌混凝土的水：（1 1）自来水；）自来水；（2 2）地表水（河水、湖水）；）地表水（河水、湖水）；（3 3）地下水；）地下水；（4 4）伏流水；）伏流水；（5 5）工）工业用水；用水；（6 6）回收水；）回收水；（7 7）海水。）海水。根据研究根据研究结果和果和经验，除含有，除含有酸酸类、糖糖类、洗、洗涤剂以外，即使使用以外，即使使用污水，混凝水，混凝土的土的强度也未必有度也未必有显著的影响。一般以著的影响。一般以强度比是否达到度比是否达到85%85%作作

57、为评判有害无害的界判有害无害的界限。限。5.矿物掺合料矿物掺合料Mineral Admixture在高性能混凝土当中，在高性能混凝土当中，在高性能混凝土当中，在高性能混凝土当中，矿矿物物物物掺掺合料合料合料合料几乎已几乎已几乎已几乎已经经成成成成为为不可或缺不可或缺不可或缺不可或缺的的的的组组分，在混凝土中分，在混凝土中分，在混凝土中分，在混凝土中合理合理合理合理地使用地使用地使用地使用掺掺合料不合料不合料不合料不仅对仅对于于于于提高混凝土的工作性能、提高混凝土的工作性能、提高混凝土的工作性能、提高混凝土的工作性能、耐久性能、耐久性能、耐久性能、耐久性能、强强度性能、体度性能、体度性能、体度性

58、能、体积变积变形性能、形性能、形性能、形性能、经济经济性性性性等几乎都能取得令人等几乎都能取得令人等几乎都能取得令人等几乎都能取得令人满满意的技意的技意的技意的技术术效果。效果。效果。效果。5.矿物掺合料矿物掺合料 Mineral admixture5.1 粉煤灰Fly ash 粉煤灰作粉煤灰作为一种一种掺合料合料应用于混凝土已有五六十年的用于混凝土已有五六十年的历史了。美国加史了。美国加州理工学院的于州理工学院的于1933年开始年开始发表关于粉煤灰用于混凝土中的研究表关于粉煤灰用于混凝土中的研究报告。但在告。但在工程工程结构中的构中的应用只是在用只是在70年代以后才有了年代以后才有了较大的大

59、的发展。随着混凝土科学技展。随着混凝土科学技术的的发展，粉煤灰混凝土技展，粉煤灰混凝土技术也越来越成熟。也越来越成熟。150um的玻的玻璃球璃球5.矿物掺合料矿物掺合料 Mineral admixture 粉粉煤煤灰灰是是火火力力发电站站燃燃烧煤煤时排排出出的的飞灰灰。粉粉煤煤灰灰中中含含有有大大量量的的球球状状玻璃珠，其玻璃珠，其细度一般比水泥度一般比水泥还细。 粉煤灰的化学成分是由原煤的化学成分和燃粉煤灰的化学成分是由原煤的化学成分和燃烧条件而定。通条件而定。通过对我国我国40个大型个大型电厂的厂的资料分析，粉煤灰的化学成分料分析，粉煤灰的化学成分变动如下表。如下表。成分成分SiO2Al2

60、O3Fe2O3CaOMgOSO3烧失烧失量量变动变动范围范围206210403191450.25 0.0240.641我国粉煤灰的化学成分（我国粉煤灰的化学成分（质量百分数，量百分数，% %）（1 1）粉煤灰品质）粉煤灰品质 由于不同由于不同热电厂的煤源、燃厂的煤源、燃烧热历史、收史、收尘方式等不同，粉煤灰的品方式等不同，粉煤灰的品质存在很大的差异，存在很大的差异，对混凝土的性能将会混凝土的性能将会产生不同的影响。因此，在生不同的影响。因此，在选用用粉煤灰粉煤灰时必必须考考虑其品其品质好坏。好坏。 在我国，根据粉煤灰的在我国，根据粉煤灰的细度、度、烧失量、需水量、三氧化硫和含水率等失量、需水量

61、、三氧化硫和含水率等几几项指指标，将其分，将其分为、级。HPC的的FA应符合符合GBJ146粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土应用技用技术规范，且宜范，且宜选用用级粉煤灰粉煤灰；若采用；若采用级粉煤灰粉煤灰应先通先通过试验，证明能达到所要求的性能指明能达到所要求的性能指标后方后方可采用。可采用。 （2 2）粉煤灰的作用机理粉煤灰的作用机理 粉煤灰有粉煤灰有火山灰材料具有的特性：消耗了水泥水火山灰材料具有的特性：消耗了水泥水化化时生成薄弱的、而其往往富集在生成薄弱的、而其往往富集在过渡区的渡区的氢氧化氧化钙片状片状结晶，但由于水化晶，但由于水化缓慢，只在后期才生成少慢，只在后期才生成少量量C-S-HC-S

62、-H凝胶，填充于水泥水化生成物的隙，使其凝胶，填充于水泥水化生成物的隙，使其更加密更加密实。除此外。除此外优质的粉煤灰的粉煤灰还具有：具有： a a形形态效效应；b b填充效填充效应；c c微集料效微集料效应（3 3）粉煤灰的活性及其激发）粉煤灰的活性及其激发 a.化学激化学激发方法方法b.机械力激机械力激发方法方法（4 4）粉煤灰的掺量）粉煤灰的掺量 在混凝土生在混凝土生产中，中，应用粉煤灰可采用用粉煤灰可采用外外掺法法、等量取代等量取代法法和和超量取代法超量取代法等三种方法。从等三种方法。从实践来看，践来看，这三种方法中以三种方法中以超量取代法效果最佳。超量取代法效果最佳。 我国我国JGJ

63、 28-86对粉煤灰的超量系数粉煤灰的超量系数K作出如下作出如下规定：定：采用采用级灰灰时，=1.01.4；采用；采用级灰灰时，K=1.21.7；采；采用用级灰灰时，K=1.52.0，并，并规定定强度等度等级高的混凝土取上高的混凝土取上限，限，强度等度等级低的混凝土取下限。低的混凝土取下限。在高性能混凝土配比在高性能混凝土配比设计规程征求稿中程征求稿中规定定粉煤灰取粉煤灰取代水泥的最大用量宜代水泥的最大用量宜30%。 （5 5）粉煤灰混凝土的性能粉煤灰混凝土的性能 a a、新拌和混凝土的性能、新拌和混凝土的性能(1)工作度工作度 粉煤灰置粉煤灰置换部分水泥使用部分水泥使用时，获得相同稠度下，得

64、相同稠度下，单方混凝土用水量可以降低。粉煤灰方混凝土用水量可以降低。粉煤灰细度越大，度越大，烧失量越失量越低，达到相同稠度下，低，达到相同稠度下，单方混凝土用水量降低就越多。方混凝土用水量降低就越多。(2)水化水化热 粉煤灰可以和水泥水化生成的粉煤灰可以和水泥水化生成的Ca(OH)2反反应，速，速率与水泥相比相当小，水化率与水泥相比相当小，水化热也小。因此，以粉煤灰置也小。因此，以粉煤灰置换一部分水泥后，水化一部分水泥后，水化热放出的速度减放出的速度减缓了。通了。通过粉煤灰抑粉煤灰抑制混凝土的升温，可有效制混凝土的升温，可有效缓和混凝土的开裂。和混凝土的开裂。 （5 5）粉煤灰混凝土的性能粉煤

65、灰混凝土的性能 b b、粉煤灰、粉煤灰对硬化混凝土性能的影响硬化混凝土性能的影响(1)强度度 以粉煤灰置以粉煤灰置换部分水泥后，混凝土的部分水泥后，混凝土的强度与基准混度与基准混凝土相比，早期凝土相比，早期强度偏低，但度偏低，但长期期强度增加。度增加。 (2)抗渗性抗渗性 以粉煤灰置以粉煤灰置换部分水泥后，混凝土的抗渗水性和部分水泥后，混凝土的抗渗水性和抗抗氯离子渗透能力离子渗透能力显著提高。主要是因著提高。主要是因为粉煤灰的火山灰粉煤灰的火山灰特性特性还有填充效有填充效应提高了混凝土的密提高了混凝土的密实度。度。(3)中性化（抗碳化性能）中性化（抗碳化性能） 有有观点点认为含粉煤灰混凝土的碳

66、含粉煤灰混凝土的碳化速度要快。但是粉煤灰混凝土抗碳化性能与水灰比、用化速度要快。但是粉煤灰混凝土抗碳化性能与水灰比、用水量、粉煤灰水量、粉煤灰掺量等有密切关系。量等有密切关系。(4) 体体积稳定性定性 掺入粉煤灰的混凝土，干燥收入粉煤灰的混凝土，干燥收缩率降低，率降低，而其随着而其随着对水泥置水泥置换率加大，越明率加大，越明显。5.矿物掺合料矿物掺合料 Mineral admixture5.2 矿渣粉Slag 矿渣渣是是冶冶炼生生铁时由由铁矿石石中中的的硅硅铝组分分与与造造渣渣矿物物石石灰灰和和氧氧化化镁等等熔融、冷却后得到的副熔融、冷却后得到的副产品。品。（1 1）磨细矿渣粉的活性及其影响因

67、素）磨细矿渣粉的活性及其影响因素3d28d矿渣活性影响因素：渣活性影响因素：a.化学化学组成成b.细度度c.热历史史（2 2）磨细矿渣粉的活性评价方法）磨细矿渣粉的活性评价方法碱度：碱度：b=(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2：碱度越大，活性越大；：碱度越大，活性越大； XRD分析：分析：XRD测定定矿渣渣的的结晶晶比比率率并并计算算矿渣渣玻玻璃璃化化率率：玻玻璃璃化化率率=（1结晶比率）晶比率）100%，玻璃化率越大，活性越大；，玻璃化率越大，活性越大；比表面比表面积：用勃氏法或激光粒度用勃氏法或激光粒度仪测定，比表面定，比表面积越大，活性越大；越大，活性越大；活性指数：活性指数：我国

68、分我国分为S105、S95、S75三个三个级别（3 3）磨细矿渣粉对混凝土性能的影响）磨细矿渣粉对混凝土性能的影响a.对新拌工作性能的影响新拌工作性能的影响b.(1)降降低低单方方混混凝凝土土的的用用水水量量 混混凝凝土土达达到到相相同同工工作作度度与与流流动性性时，含含矿渣渣超超细粉粉混混凝凝土土的用水量可以降低。的用水量可以降低。c.(2)泌泌水水量量 比比表表面面积小小时，置置换率率越越大大，则反反应越慢，泌水量也越大。越慢，泌水量也越大。d.(3)凝凝结时间 比比表表面面积小小时，置置换率率大大，矿渣超渣超细粉混凝土的凝粉混凝土的凝结时间推推迟。e.(4)绝热温温升升 一一般般情情况况

69、下下，20的的环境境下下测定定，含含矿渣渣粉粉混混凝凝土土的的水水化化热与与置置换率率大大体体上成比例降低。上成比例降低。（3 3）磨细矿渣粉对混凝土性能的影响）磨细矿渣粉对混凝土性能的影响b.磨磨细矿渣粉渣粉对硬化混凝土性能的影响硬化混凝土性能的影响(1)抗抗压强度度 磨磨细矿渣渣粉粉混混凝凝土土强度度的的影影响响因因素素主主要要有有：比比表表面面积、水水胶胶比比、置置换率率。当当置置换率率50%时，28d强度度均均比比基基准准混凝土高。混凝土高。(2)弹性模量性模量 与基准混凝土相比，与基准混凝土相比，约低低10%左右。左右。(3)体体积稳定定性性 磨磨细矿渣渣粉粉会会使使混混凝凝土土早早

70、期期收收缩加加剧，28d收收缩与普通混凝土相当。与普通混凝土相当。(4)抗抗渗渗性性 磨磨细矿渣渣粉粉混混凝凝土土的的抗抗渗渗水水与与抗抗氯离离子子渗渗透透性性与与基基准准混混凝凝土土相相比比有有较大大的的改改善善，主主要要是是磨磨细矿渣渣粉粉使使混混凝凝土土的的结构更加致密。构更加致密。(5)耐耐酸酸性性和和耐耐硫硫酸酸盐性性能能 磨磨细矿渣渣粉粉混混凝凝土土具具有有优异异的的耐耐酸酸和和耐硫酸耐硫酸盐性能，磨性能，磨细矿渣粉的比表面渣粉的比表面积越大，其效果越好。越大，其效果越好。5.矿物掺合料矿物掺合料 Mineral admixture5.3 硅灰Silica fume 硅硅灰灰是是指

71、指用用高高纯度度石石英英冶冶炼金金属属硅硅和和硅硅铁合合金金的的工工厂厂从从烟烟尘中中收收集集的的超超细粉粉末末，是是在在电弧弧炉炉中中用用焦焦炭炭或或木木片片将将石石英英还原原为单质硅硅，其其SiO2蒸蒸汽汽在在低低温温区区氧氧化化成成SiO2并并凝凝聚聚成成的的无无定定形形的的球球状玻璃状玻璃颗粒。粒。 （1 1）硅灰的物理化学性能）硅灰的物理化学性能硅硅灰灰的的一一个个显著著特特点点：细！比比表表面面积通通常常在在20000 m2/kg 以以上上。SF的的组成成中中，86%96%是是球球状状体体，粒粒径径1.0um，平均粒径在，平均粒径在0.1um左右。左右。硅硅灰灰的的另另一一个个显著

72、著特特点点：活活性性高高！在在混混凝土中凝土中对强度的度的贡献率超献率超过水泥。水泥。（2 2）硅灰硅灰对混凝土性能的影响混凝土性能的影响1.a.对新拌工作性能的新拌工作性能的影响影响 2. 由由于于硅硅灰灰比比表表面面积大大，和和水水泥泥水水化化释放放的的氢氧氧化化钙在在相相当当短短的的时间里里就就发生生反反应，生生成成凝凝胶胶状状物物质。对坍坍落落度度很很不好，坍落度不好，坍落度损失也大，所以必失也大，所以必须掺加高效减水加高效减水剂3.b.对硬化混凝土性能的影响硬化混凝土性能的影响4. (1)(1)掺入入硅硅灰灰的的混混凝凝土土强度度发展展良良好好，各各龄期期都都有有提提高高，特特别是早

73、期是早期强度。度。5.5. (2)(2)在在相相同同的的抗抗压强度度下下，掺硅硅灰灰混混凝凝土土的的弹性性模模量量有有所降低，主要是所降低，主要是掺入硅灰后，水泥入硅灰后，水泥浆量增加。量增加。6.6. (3)(3)掺入入硅硅灰灰后后由由于于水水泥泥浆量量的的增增加加，无无疑疑干干缩应增增大大，但后期干但后期干缩与不与不掺硅灰的混凝土相当。硅灰的混凝土相当。（2 2）硅灰硅灰对混凝土性能的影响混凝土性能的影响1.b.对硬化混凝土性能的影响硬化混凝土性能的影响2. (4)(4)掺入入硅硅灰灰的的混混凝凝土土与与不不掺硅硅灰灰混混凝凝土土在在湿湿养养护的的条条件件下下徐徐变基基本本相相当当，但但在

74、在自自然然环境境下下，比比大大掺硅硅灰灰的的混混凝凝土要大。土要大。3.3. (5)(5)掺入入硅硅灰灰的的混混凝凝土土由由于于水水泥泥浆中中的的孔孔隙隙率率降降低低，提提高了混凝土的透水性和抗高了混凝土的透水性和抗氯离子渗透性能。离子渗透性能。（3 3）硅灰在混凝土中的硅灰在混凝土中的掺量及量及应用用有关硅粉在混凝土中最有关硅粉在混凝土中最优掺量的量的报导不尽一致。不尽一致。TachibanaTachibana认为，对于于100MPa100MPa及以上的混凝土硅粉最及以上的混凝土硅粉最优掺量量为10%10%；上海建材研究所的；上海建材研究所的经验是配制是配制80MPa80MPa以下混凝以下混凝土的硅粉用量不要超土的硅粉用量不要超过10%10%；YogendranYogendran的研究的研究结果果为C60C80C60C80的硅粉混凝土，的硅粉混凝土，掺量量15%15%时最好。在我国，由于最好。在我国，由于硅灰硅灰产量量较低，因而价格很高；出于低，因而价格很高；出于经济的考的考虑，当配，当配制低于制低于C80C80强度等度等级的混凝土的混凝土时，一般不考，一般不考虑掺用硅粉。用硅粉。