外加剂与水泥掺合料不相适应的原因
摘要：外加剂与水泥/掺合料之间有时出现的不相适应性问题长期以来影响着实际工程对外加剂/掺合料的应用，并受到材料科学研究人员的高度重视。本文首先对混凝土外加剂与水泥/掺合料之间的适应性进行定义，并从混凝土外加剂、水泥和掺合料三个方面讨论导致商品混凝土中外加剂与水泥/掺合料不相适应的原因和机理进行研究和分析。 关键词：外加剂水泥掺合料适应性影响因素 改革开放以来，我国商品混凝土发展十分迅速。从1979年我国建立第一家预拌混凝土搅拌站开始，商品混凝土搅拌站如雨后春笋般成长。1990年，我国已建成100家商品混凝土搅拌站，到2002年，我国商品混凝土搅拌站数量更是高达1039家，实际年产量为13914m3，与2002年相比，2003年商品混凝土年产量的增加幅度超过30%。混凝土商品化进程的实施在提高混凝土质量、满足结构工程实际需要、节约资源、节省能源、保护环境和文明施工等方面都发挥了巨大作用。然而，我国东、西部及沿海地区的经济、技术发展不均衡，混凝土商品化步伐和商品混凝土技术水平差别也很大。我国个别发达城市，如上海、北京、广州等，混凝土商品化供应比例已大于80%，而边远地区(有些甚至是省会城市)，其混凝土商品化程度却不足20%。为进一步提高混凝土商品化程度，加速混凝土商品化进程，2003年10月16日，我国商务部、公安部、建设部和交通部联合发布“关于限制禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知”。通知规定：从2003年12月31日起，北京等124个城市禁止现场搅拌混凝土；其它城市从2005年12月31日起禁止现场搅拌混凝土。可见，我国混凝土商品化步伐将急速加快。
矿物掺合料在混凝土应用 一、矿物掺合料定义及分类 1．矿物掺合料不同于生产水泥时与熟料一起磨细混合材，它是指在混凝土或砂浆搅拌前或搅拌中加入的，具有一定细度和活性的用于改善新拌混凝土的性能(特别耐久性)的某些矿物类产品。 2．掺合料按其性质可分为两类，活性掺合料和非活性掺合料。目前使用矿物掺合料绝大多数是具有一定活性的掺合料、如粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰、天然沸石粉等。复合矿物掺合料指这些掺合料的复合物。 二、矿物掺合料的作用机理 1．掺合料不仅可以取代部分水泥、减少混凝土的水泥用量、降低成本，而且可以改善混凝土拌合物和硬化混凝土的各项性能。 2．矿物掺合料特别是磨细矿物掺合料用作混凝土的掺合料能改善或提高混凝土的综合性能，其作用机理在于磨细矿物掺合料在混凝土中具有填充效应、火山灰效应和形态效应等。 (1)填充效应 混凝土为连续级配颗粒堆积体系，粗集料的间隙由细集料填充，细集料的间隙由水泥颗粒填充，水泥颗粒之间的间隙则需要更细的颗粒来填充，增加混凝土密实性，改善混凝土的和易性。填充作用的另一好处是增加黏聚性，防止混凝土泌水离析，改善可泵性。(2)火山灰效应 水泥从加水拌合开始与水结合发生水化反应，产生各种水化产
物。C-S-H(水化硅酸钙)，Ca(OH)2(氢氧化钙)，Aft和Afm水化铝酸钙和水化硫铝酸钙等。随着水泥水化进行，生成氢氧化钙。混凝土中掺入磨细掺合料吸收水泥水化时形成的氢氧化钙，且能促进水泥进一步水化生成更多有力的水化硅酸钙凝胶，使集料接口区的氢氧化钙晶粒变小，改善了混凝土微观结构，掺合料通过二次水化反应改善混凝土的抗渗性，提高混凝土密实度。水泥浆体的孔隙率明显下降，强化了集料和胶凝从材料粘接力混凝土更加密实，使混凝土物理力学性能大大提高。 (3)形态效应 有些磨细矿物掺合料，如粉煤灰颗粒是煤粉在高温燃烧过程中形成的，绝大多数为玻璃微珠，这些玻璃体光滑、致密、粒细，比表面积小又有级配，能减少颗粒间的摩阻力，从而减少混凝土的用水量起到减水作用。
第四章混凝土掺合料 在混凝土拌和物制备时，为了节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级，而加人的天然的或者人造的矿物材料，统称为混凝土掺合料。 用于混凝土中的掺合料可分为活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料两大类。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。活性矿物掺合料虽然本身不水化或水化速度很慢，但能与水泥水化生成的Ca(OH)：反应，生成具有水硬性的胶凝材料。如粒化高炉矿渣，火山灰质材料、粉煤灰、硅灰等。 通常使用的掺合料多为活性矿物掺合料。由于它能够改善混凝土拌和物的和易性，或能够提高混凝土硬化后的密实性、抗渗性和强度等，因此目前较多的土木工程中都或多或少地应用混凝土活性掺合料。特别是随着预拌混凝土、泵送混凝土技术的发展应用，以及环境保护的要求，混凝土掺合料的使用将愈加广泛。 活性矿物掺合料依其来源可分为天然类、人工类和工业废料类(表4—1)。 本章着重介绍粉煤灰、沸石粉和硅粉等几种活性矿物掺合料。 第一节粉煤灰 粉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(一般大于10％)，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(一般小于10％)，呈灰色或深灰色，称为低钙粉煤灰，一般具有火山U灰活性。 低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。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10％～15％，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 第63页 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提高混凝土抗硫酸及硫酸盐侵蚀的性能；④提高混凝土抗渗性；⑤抑制碱集料反应。 一。化学成分及主要技术性能 (一)化学成分 粉煤灰的化学成分因煤的品种及燃烧的条件不同而存在一定的差异，但其主要的成分还是SiO2、A12O3和Fe2O，等，它们的总含量约占粉煤灰质量的75％以上。表4—2中给出了我国一些产煤地区煤种的粉煤灰化学成分及烧失量的统计指标。
第六章矿物掺和料 第一节概述 矿物掺合料是以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成份，并具有规定细度，掺入混凝土中能改善混凝土性能的活性粉体材料。矿物掺和料在混凝土中科学、合理的应用是为了达到改善混凝土的性能，提高工程质量，延长混凝土结构物使用寿命。矿物掺合料可包括粉煤灰、粒化高炉矿渣主要可分以下几种： 一、用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T1596-2005） 粉煤灰是从煤粉炉烟道气体中收集的粉体材料，包括原状粉煤灰和磨细粉煤灰，分为F类和C类。 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%。 拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分为三个等级：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。 二、、用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉（GB/T18046-2008） 以粒化高炉矿渣为主要原料，可掺加少量石膏磨制成一定细度的粉体。简称矿渣粉。 分为：S105、S95、S75三个等级。 三、硅灰 在冶炼硅铁合金或工业硅时通过烟道排出的粉尘，经收集得到的无形二氧化硅为主要成分的粉体材料。 四、复合矿物掺合料
由二种以上矿物掺合料按一定比例复合后的粉体材料。 五、用于水泥和混凝土中的钢渣粉（GB/T20491-2006） 由符合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。 粉磨时允许加入适量符合GB/T5483的石膏和符合JC/T667的水泥粉磨工艺外加剂。 分为一级和二级。 第二节依据标准 1.《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005） 2.《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》（GB/T20491-2006） 3.《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2008） 4.《混凝土矿物掺合料应用技术规程》（DB21/T1891-2011） 5.《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011） 6.《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GBJ146-1990 第三节检验内容和使用要求 1．检验内容 （1）粉煤灰的主要控制项目应包括：细度、需水量比、烧失量和三氧化硫含量，C类粉煤灰的主要控制项目还应包括游离氧化钙含量和安定性。 （2）粒化高炉矿渣粉的主要控制项目应包括：比表面积、流动度比和活性指数。 （3）复合矿物掺合料的主要控制项目应包括：细度、烧失量。（4）硅灰主要控制项目应包括：比表面积、二氧化硅含量。（5）钢渣粉的主要控制项目应包括比表面积、流动度比和安定性。
1. 水泥由水泥熟料和混合材料组成，熟料主要含硅酸钙、铝酸钙和铁酸钙，混合材料种类较多，如粉煤灰等。我们常用的普通硅酸盐水泥（PO）混合材料大概在5%-15%之间，复合硅酸盐水泥（PC）混合材料15%-50%。 混凝土掺合料主要是一些外加剂，改变混凝土的一些性质，比如木质纤维素、建筑胶粉、缓凝剂等。 2. 混凝土掺合料是在混凝土拌合时掺入的能改善混凝土性能的粉状物质。在加入混凝土掺合料后，可以提高混凝土的各项性能，如和易性，粘聚性，可泵性；降低混凝土的坍落度损失；降低混凝土内部早期干燥收缩，使硬化后的混凝土结构更密实，混凝土早期和后期强度都能得到提高，抗渗、抗冻及耐化学腐蚀能力会有显著的改善 3. 掺合料是用于混凝土改善其性能或降低成本的掺量大于5%的粉末材料。掺合料包括：矿粉（钢渣粉）、粉煤灰、沸石粉、硅灰、过火煤矿石等几类。掺合料研究的重要性：降低水化热、改善混凝土的和易性、提高耐久性、降低成本。 4. 水泥中掺入混合材料，是为了：一：提高水泥的产量。二：为了某些工程需要，如降低水化热，提高密实度等。三：节能减排。 掺合料 addition 混合材 定义：制造水泥或拌制混凝土和砂浆时，为改善性能、节省水泥、降低成本而掺加的矿物质粉状材料。 应用学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）； 建筑材料（水利）（三级学科） 掺合料 extender 混凝土掺合料是在混凝土拌合时掺入的能改善混凝土性能的粉状物质。 掺合料可分为活性掺合料和非活性掺合料。 活性掺合料在掺有减水剂的情况下，能增加新拌混凝土的流动性、粘聚性、保水性、改善混凝土的可泵性。并能提高硬化混凝土的强度和耐久性。 常用的混凝土掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰类物质。尤其是粉煤灰、超细粒化电炉矿渣、硅灰等应用效果良好。 工程实践中常采用“双掺”技术，即在掺入粉煤灰的同时再掺入减水剂。以此配制的普通、高强、高性能混凝土，可节约水泥，提高混凝土工
大掺量矿物掺合料混凝土施工应用-建筑论文 大掺量矿物掺合料混凝土施工应用 郑博 （中铁二十一局集团有限公司，甘肃兰州730000）【摘要】本文介绍大掺量矿物掺合料混凝土的组成，阐述大掺量矿物掺合料混凝土的特点，经过实际工程研究其优势，并简述其施工应用。 关键词混凝土；掺合料；施工应用 现在，越来越多的工程都在利用矿物掺合料。在实际工程中，大掺量矿物掺合料混凝土，特别是大掺量粉煤灰混凝土，具有低水化温升，强度成长快的优点，并能有效改进混凝土结构的抗开裂性，不但简化混凝土生产程序，节约工程投资，而且减少能源消耗、保护环境和提高经济效益，适用于大体积混凝土。 1 简介 大掺量矿物掺合料混凝土是指在混凝土拌合时添加拥有一定细度和活性的用于改良新拌合硬化混凝土性能的矿物掺合料（如粉煤灰，磨细矿渣粉，硅灰粉等）的比例在40%以上的混凝土。矿物掺合料可单独使用，也可复合运用。对大体积混凝土来说，通常使用粉煤灰，有时也将粉煤灰和磨细矿渣粉混合使用。 2 作用 伴随着现代建筑业的迅猛发展，建筑工程多采用大跨度、重荷载的结构形式，超高层及高层建筑物的荷载相对较大，设计常采用厚而大的钢筋混凝土筏板基础，因此对混凝土的强度和耐久性要求越来越高。施工时，为了保证钢筋混凝土筏板结构的完整性，达到设计承载力，通常采用整体浇筑，除沉降后浇带外，不留其他后浇带。并且还要严格控制混凝土结构内部的温升不能偏高，防止因过大
的温度收缩而导致混凝土开裂。 在混凝土水化硬化时，一定伴随着体积收缩。混凝土结构中所存在的各类约束条件作用下，如果混凝土体积收缩过大，就会产生开裂，会对混凝土的承载力和耐久性有不利作用。为了避免混凝土收缩开裂、增加混凝土的耐久性，施工时用矿物掺合料代替一定量的水泥就是最好的选择。 在制定混凝土配合比时，加入适量的矿物掺合料不但可以减少水泥的使用，使混凝土的水化热温升减慢，而且因为掺合料的形态、微集料和火山灰效应有效提高了混凝土的工作性，不仅增加了混凝土的后期强度，且使混凝土的内部结构发生改善，所以提高了混凝土的抗开裂性及耐久性。 3 特点 大掺量矿物掺合料混凝土的特点是水胶比低、胶凝材料使用量大、水泥用量低。其结构性能的特点是：初期强度发展慢，后期强度稍低；干缩较大，抗碳化性较差；水化温升值和温升速度相对较低。因为矿物掺合料的水化反应程度受温度影响较大，混凝土结构中水泥的水化热能使其反应加快，性能提升。因此大掺量矿物掺合料混凝土，尤其是大掺量粉煤灰混凝土在实际结构中的强度要高于试验室试件。 掺合料混凝土所用水泥量小，并使工业废渣得以利用，降低了CO2的排放，增加了混凝土的绿色度。 表1 某高层住宅建筑底板的混凝土配合比
第1题 水运工程中粉煤灰出厂检验评判的依据有()。 A.JTS 202-2011《水运工程混凝土施工规范》 B.JTS/T 236-2019《水运工程混凝土试验检测技术规范》 C.GB/T 1596-2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》 D.以上均不是 答案:C 您的答案：C 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第2题 采用新水运工程试验方法标准（JTS/T 236-2019）与国标(GB/T 27690-2011)分别进行同一硅灰样品活性指数的测试，两者检测结果比较() A.GB/T 27690-2011测试的活性指数大 B.JTS/T 236-2019测试的活性指数大 C.一样大 D.没有可比性 答案:A 您的答案：A 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第3题 GB/T 27690-2011 《砂浆和混凝土用硅灰》中硅灰二氧化硅检测的试验方法标准（）。 A.GB/T 18736-2017《高强高性能混凝土用矿物外加剂》 B.GB/T 27690-2011 《砂浆和混凝土用硅灰》 C.GB/T 18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》 D.GB/T 176-2017《水泥化学分析方法》 答案:C 您的答案：C 题目分数：3 此题得分：3.0 批注： 第4题 水运工程中粉煤灰进场检验评判的依据标准有（）
A.JTS 202-2011《水运工程混凝土施工规范》 B.JTS/T 236-2019《水运工程混凝土试验检测技术规范》 C.GB/T 1596-2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》 D.以上均是 答案:A,B,C,D 您的答案：A,B,C,D 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第5题 水运工程粒化高炉矿渣粉的试验方法标准包括（） A.GB/T 18046-2017 《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》 B.GB/T 8074-2008《水泥比表面积测定方法勃氏法》 C.JTS/T 236-2019《水运工程混凝土试验检测技术规范》 D.以上均是 答案:A,B,C,D 您的答案：A,B,C,D 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第6题 粉煤灰国标（GB/T 1596-2017）规定的II级灰技术指标包括（）。 A.烧失量≤8.0% B.需水量比≤105 % C.45μm筛余细度≤25% D.活性指数≥70% 答案:A,B,D 您的答案：A,B,D 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第7题 粉煤灰国标（GB/T 1596-2017）较旧标准增加的检测项目参数有（）。 A.SIO2、Al2O3、Fe2O3总质量分数 B.密度 C.强度活性指数指标 D.放射性
十二、水泥(掺合料、细集料）表观密度试验 一、目的 检测水泥（掺合料、细集料）的表观密度，指导试验员按标准操作，确保检测结果科学、准确；指导配合比试验和进厂材料验收数量。 二、检测参数及执行标准 表观密度； 执行标准：GB/T 208—2014《水泥密度测定方法》； 三、适用范围 水泥、粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、油页岩粉、砂子（石子可打碎测）等表观密度检测。 四、职责 试验员必须执行国家标准，按照标准操作，边做试验边做好记录，编制检测报告，并对检测数据负责。 五、样本大小及抽样方法 以连续供应的500t相同等级的水泥为一批、掺合料200t为一批、细集料按500t为一批，不足时或需要检测时取一个样。 从运输工具、贮灰库或堆场中的不同部位取15份试样，每份试样1～3kg，混合拌匀，按四分法，缩取出比试验所需量大一倍的试样（称为平均样）。 六、仪器设备 1.李氏瓶 2.恒温水槽（控制在20±1℃）。 3.电子天平：精度0.01g。 4.温度计(0.1℃)。 5.蒸馏水（纯净饮用水）。 6.磁力棒、滤纸、小汤匙。 七、环境条件 操作室：20±2℃，相对湿度：不低于50%。 八、检测步骤及数据处理 1.水泥（掺合料、细集料）试样应预先通过0.90mm方孔筛，在110℃±5℃温度下烘干1h，并在干燥器内冷却至室温（20±1℃） 2.称取水泥（掺合料、细集料）70g、粉煤灰50g、砂子60g、石子60g、矿粉60g，精确至0.01g。可按实际情况增减称量材料质量，以便读取刻度值。 3.将蒸馏水（纯净饮用水）注入李氏瓶中至“0ml”到“1ml”之间刻度线后（选用磁力搅拌此时应加入磁力棒），盖上瓶塞放入恒温水槽内，使刻度部分浸入水中（水温应控 ）。 制在20±1℃），恒温至少30min,记下蒸馏水的初始（第一次）读数（V 1 4.从恒温水槽中取出李氏瓶，用滤纸将李氏瓶细长颈内没有蒸馏水的部分仔细擦干净。
混凝土矿物掺合料分类及使用注意事项 一、混凝土矿物掺合料有哪些?怎样检验? 混凝土矿物掺合料检验的技术要求见表 二、粉煤灰定义 粉煤灰是火力发电厂煤粉燃烧后排出的烟道飞灰。发电厂将磨成一定细度的煤粉置于锅炉中,经1100~1500℃高温煅烧后,收集到的细灰,称为粉煤灰。粉煤灰中的炭在高温下已经被烧掉,而其所含的页岩及黏土被熔融成液滴,当它们被烟气带出急剧冷却时,即形成粒径在1~50um的微球状颗粒。根据电厂采用的煤源不同,粉煤灰的活性和化学成分也不同,但主要含有活性二氧化硅(Si02)、活性三氧化二铝（Al203)、氧化铁（Fe2O3)等。
1.为什么要在预拌混凝土中掺入粉煤灰? 因为粉煤灰中含有许多活性组分,掺入混凝土中可以与水泥水化放出的Ca(OH)。发生化学反应,生成对后期强度有贡献的水化产物,如水化硅酸钙、水化铝酸钙等,这些凝胶体填充混凝土中的空隙,减少混凝土收缩,同时提高混凝土密实性、耐久性,即所谓火山灰效应、填充效应和微骨料效应,此外,由于粉煤灰在显微镜下看是由无数玻璃球体构成,因此加入到混凝土中时,犹如许多滚珠,可减少用水量,提高混凝土的流动性、可泵性、保塑性,减少混凝土泌水,即所谓形态效应。所以粉煤灰已是混凝土中必不可少的一种组分。 2.什么是F类、C类粉煤灰? 粉煤灰是根据它含游离氧化钙的量来分类的,可分为F类（低钙灰)、C类（高钙灰)和复合灰。C类粉煤灰通常是指火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种氧化钙成分较高的粉煤灰。由于C类粉煤灰中含有较高的游离氧化钙,容易出现安定性不良问题,因此为保证工程质量,对C类粉煤灰要求:在水泥中掺30%煤灰后,其雷氏法安定性应合格,当实际工程中粉煤灰掺量大于30%时,应按工程实际掺量进行安定性检验。 3.怎样从外观区分F类、C类粉煤灰? 粉煤灰颜色是决定其质量好坏的重要指标,F类粉煤灰颜色偏灰,C类粉煤灰偏黄,有时还发红。红色的粉煤灰铁氧化物更多,与水泥、外加剂适应性差,混凝土坍落度损失大,此时除了要做烧失量、活性、安定性试验外,还要进行混凝土配合比试验。 4.怎样从外观区分粉煤灰和石粉? 粉煤灰外观乳白色到灰黑色之间变化,阳光下用放大镜（最好用显微镜）看可见无数光滑玻璃球,手感细滑、干爽;石粉一般呈白色（也有灰色、红色),放大镜（显微镜）下呈不规则棱角状颗粒,手感粗糙、潮湿。 5.Ⅲ级粉煤灰怎么使用? Ⅲ级粉煤灰需水量比可高达115%掺入混凝土中会增加混凝土的用水量,相应带来混凝土胶凝材料用量的增加,同时Ⅲ级粉煤灰细度偏大,烧失量可达15%，其活性和后期强度均不高。另外,Ⅲ级粉煤灰较高的含碳量对混凝土的耐久性和施工质量也有不利影响,所以预应力混凝土中不宜掺用Ⅲ级粉煤灰,其他混凝土掺用Ⅲ级粉煤灰时应经过试验论证。 在大量的工程实践中,Ⅲ级粉煤灰已用于C30 及其以下的钢筋混凝土。上海建筑科学研究院曾用细度
水泥混合材和混凝土掺合料的区别 在水泥生产过程中，为改善水泥某些性能、调节水泥标号及增加产量而加到水泥中的矿物质材料，称之为水泥混合材料，简称水泥混合材。在水泥中掺加混合材料可以调节水泥标号与品种，增加水泥产量，降低生产成本;在一定程度上改善水泥的某些性能，满足建筑工程中对水泥的特殊技术要求;可以综合利用大量工业废渣，具有环保和节能的重要意义。 混凝土掺合料一般是指在混凝土制备过程中掺入的，与硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥共同组成胶凝材料，以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成分，在混凝土中可以取代部分水泥，具有规定细度和凝结性能、能改善混凝土拌合物工作性能和混凝土强度的具有火山灰活性或潜在水硬性的粉体材料，其掺量一般不小于胶凝材料用量的5%。其主要作用是改善混凝土的工作性、稳定性、耐久性、抗蚀性。 尽管水泥混合材和混凝土掺和料有交集，混凝土掺和料理论上说都可以做水泥的混合材，但是，水泥混合材即使是活性混合材料还是不能代替混凝土掺和料，具体理由如下: 1.从工程实践来看，混凝土掺合料一般具有一定的潜在活性，其发挥火山灰效应、形态效应、微集料效应和界面效应可以取代10%~50%的常规普通硅酸盐水泥，用量最大的掺和料主要有粉煤灰、矿渣微粉，其次是钢渣粉、硅灰等。
2.工程实践中，混凝土掺合料也可以在混凝土中起充填效应，起调节混凝土或砂浆强度等级的作用。典型案例是:混凝土掺合料在硫铝酸盐水泥或铁铝酸盐水泥基砂浆或混凝土中就主要起充填效应。 3.混凝土掺合料的细度比水泥混合材的细度要细。混凝土掺合料比表面积一般在400~450 m2/kg及以上，甚至更高(比如硅灰);水泥混合材由于通常与水泥孰料、石膏一起粉磨，其比表面积一般在330~380 m2/kg左右，细度相对比较粗一些。 4.各种成熟的混凝土掺和料目前都有自己的国家标准或行业标准，是可以市售的商品;而水泥混合材，其地位只能说是水泥粉磨时的原材料，二者地位相差很大。因为只有当掺合料或者混合材达到一定的细度，才可以发挥火山灰效应、形态效应、微集料效应和界面效应，才有利于混凝土密实度的改善和耐久性的提高。从混凝土材料体系上来说，水泥混合材不能取代混凝土掺合料，反之，混凝土掺合料倒可以取代大部分的水泥混合材。 5.混凝土的基本理论表明，混凝土掺合料在混凝土中可以发挥火山灰效应、形态效应、微集料效应和界面效应，是当代高性能混凝土的第六大必需组份，是一种“高大上”的产品。 用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005、用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T18046-2008、石灰石粉在混凝土中应用技术规程JGJ/T 318-2014、用于水泥和混凝土中的粒化电炉磷渣粉GB/T 26751-2011、用于水泥和混凝土中的钢渣粉GB/T 20491-2006、用于水泥和混凝土中的锂渣粉YB/T 4230-2010及混凝土用复合掺合料JG/T486-2015
建筑材料基本性能、水泥、掺掺合料和砂石方面 一、填空题 1、通用硅酸盐水泥中品种为粉煤灰硅酸盐水泥的代号是P·F 、品种为火山灰硅酸盐水泥的代号是P·P ；通用硅酸盐水泥中规定普通硅酸盐水泥初凝时间不小于45 min，终凝时间不大于600 min。 2、碎石或卵石在做压碎值指标试验时，整平筒内试样表面，把加压头装好，放到试验机上在160-300s内均匀地加荷到200 kN，稳定 5 s，然后卸荷，取出测定筒。 3、根据粒径的大小可将水泥混凝土用集料分为两种：凡粒径小于4.75mm 者称为细集料，大于 4.75mm 者称为粗集料。 4、为调节水泥的凝结速度，在磨制水泥过程中需要加入适量的石膏。 5、按照GBT_14685-2011要求，碎石的表观密度应不小于2600kg/m3，II类碎石连续级配松散堆积空隙率应≤45% ，经碱集料反应后，试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀率应小于0.1% 。 6、按照GBT_14685-2011要求，砂石的表观密度应不小于2500kg/m3，松散堆积密度不小于1400kg/m3，空隙率应≤44%。 7、水泥出厂前需按同品种、同强度等级编号和取样。袋装水泥和散装水泥应分别进行编号和取样，每一编号为一取样单位。取样方法按GB12573进行，可连续取样，亦可从20个以上不同部位取等量样品，总量至少12kg 。 8、砂筛分试验的目的是评定砂的级配和粗细程度，可以对砂进行分类和合理选用。 9、《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007中粉煤灰硅酸盐水泥的代号是P·F ，火山灰硅酸盐水泥的代号是P·P ，普通硅酸盐水泥的代号是P·O 。 10、《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007中规定普通硅酸盐水泥初凝时间不小于45 min，终凝时间不大于600 min。 11、碎石或卵石在做压碎值指标试验时，整平筒内试样表面，把加压头装好，放到试验机上在160-300s内均匀地加荷到200 kN，稳定 5 s，然后卸荷，取出测定筒。 12、根据粒径的大小可将水泥混凝土用集料分为两种：凡粒径小于4.75mm 者
混凝土掺合料 在混凝土拌合物制备时，为了节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级，而加入的天然的或者人造的矿物材料，统称为混凝土掺合料。 用于混凝土中的掺合料可分为活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料两大类。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。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Ｃa(OH)２，生成具有水硬性的胶凝材料。如粒化高炉矿渣、火山灰质材料、粉煤灰、硅灰等。 活性矿物掺合料依其来源可分为天然类、人工类和工业废料类(表4—25) 一、粉煤灰 粉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CaO>10％)，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CaO<10％)呈灰色或深灰色，称为低钙粉煤灰，一般具有火山灰活性。
低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。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10％～15％，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。 国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GBl596—91)将粉煤灰分为三个等级 配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐和抗软水侵蚀混凝土、蒸养混凝土、轻骨料混凝土、地下工程和水下工程混凝土、压浆和碾压混凝土等，均可掺用粉煤灰。 粉煤灰用于混凝土工程，常根据等级，按《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJl46—90)规定： (1)I级粉煤灰适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力钢筋混凝土；
摘要 粉煤灰和硅灰现已成为高性能水泥中必不可少的性能调节型辅助性胶凝材料，确定水泥浆体中粉煤灰或硅灰的反应程度，对评价它们的反应活性及其对该系结构形成的贡献、研究反应动力学等具有重要意义。本论文以复掺硅灰、粉煤灰的水泥浆体为研究对象，通过测定掺粉煤灰和硅灰复合水泥浆体不同龄期的非蒸发水量来了解粉煤灰和硅灰对水泥水化过程的影响。实验用简单干燥的方法测量非蒸发水量。随着水化龄期的增加，初期非蒸发水含量逐渐上升，随后略有下降，后期非蒸发水含量又逐渐增加；随着硅灰含量的增加，早起水化速率逐渐增加；粉煤灰有助于水泥后期水化进程。同时利用氮吸附法测量水泥石孔结构，从而在微观孔结构和宏观干缩建立了关联。加入硅灰和粉煤灰都极大的改善了孔径分布，使孔径范围不断缩小，硅灰和粉煤灰皆具有填充效应，在水化早期硅灰对孔结构的影响主要是水化反应生成硅酸钙凝胶，粉煤灰在早期则起着填充效应，实验表明它们对改善0-20nm范围的孔径尤为显著。 关键词：硅灰、粉煤灰、非蒸发水、复合水泥浆体、孔结构。
Abstract Fly ash and silica fume have become absolutely necessarily bindingmaterials in cement industry. To make sure the reaction degree of fly ash and silica fumein cement pastes is very important. It is significant in evaluating thereactiveactivity of fly ash and silica fume, estimating the contribution to thestructure，researching the reactive kinetics. This thesis acted complex-doped silica fume, fly ash cement paste as the research object by measuring the non-evaporative water of the fly ash and silica fume cement paste composite of different ages understood the role of the fly ash and silica fume in the cement hydration process .The experiment used a simple method of drying to measure non-evaporative water weight of the fly ash and silica fume cement paste composite of different ages. The method came with the hydration increased, the initial non-evaporating the water content increased gradually; then decreased slightly, the non-evaporating the water content has increased gradually in the late hydration process; the early hydration rate gradually increased with silica fume content increasing; fly ash contribute to the late cement hydration process. Observed by scanning electron microscopy experiments that the reaction time of fly ash in the composite paste was very long and the silica fume could quickly respond to the cement hydration products. And pore structure of cement paste was observed by using N2adsorption measurement, these results could establish a relevance between the micro porestructure and macroscopical drying shrinkage.Adding silica fume and fly ash have greatly improved the pore size distribution. The pore size range is shrinking with filling effect of silica fume and fly ash .In the early hydration of silica fume on pore structure of the hydration reaction is mainly calcium silicate gel, fly ash is played in the early filling effect, experiments show that they improve the range of 0-20nm pore size is particularly significant. Keywords: Silica fume, Fly ash, non-evaporative water, Composite cement paste, Drying shrinkage, Cement paste pore structure .
试论现代混凝土外加剂与水泥及掺合料适应性问题 发表时间：2017-10-26T11:14:31.587Z 来源：《基层建设》2017年第17期作者：刘雨嘉 [导读] 摘要：外加剂与水泥/掺合料之间的不相适应性问题长期以来影响着实际工程对外加剂、掺合料的应用。 惠州市建设工程质量检测中心广东惠州 516027 摘要：外加剂与水泥/掺合料之间的不相适应性问题长期以来影响着实际工程对外加剂、掺合料的应用。本文主要探讨分析了现代混凝土外加剂与水泥和掺合料适应性有关问题，可供大家参考。 关键词：混凝土；外加剂；水泥；掺合料；适应性 0.前言 混凝土外加剂与水泥和掺合料之间有时存在不相适应性，并在一定程度上影响着外加剂的应用效果以及混凝土的性能。对混凝土外加剂作用效果造成影响的因素很多；这些因素往往会相互交织，共同对外加剂的使用效果产生影响。因此，我们必须采取必要的措施，以有效的技术手段，将因水泥与外加剂不相适应所造成的工程质量问题降到最低。 1.水泥与混凝土外加剂不适应主要表现形式 水泥与混凝土外加剂不适应主要表现形式为一下几方面：新拌混凝土的和易性（流动性、保水性、粘聚性）差，不能满足工作要求，坍落度经时损失大；混凝土出现速凝、假凝或过度缓凝；所有这些现象均会对混凝土的质量及正常生产产生较为严重的影响，而影响混凝土外加剂与水泥的适应性的因素有很多，如：水泥中熟料的矿物组成、水泥中石膏形态和掺量、水泥碱含量、水泥细度、水泥新鲜程度和温度、掺合料种类及掺量、水胶比等。 2.混凝土外加剂与水泥适应性影响因素及改善措施分析 2.1 影响因素分析 2.1.1 水泥熟料矿物组成的影响 硅酸盐水泥是建筑工程中最常用的水泥，它由硅酸盐水泥熟料、石膏调凝剂和混合材料三部分组成。硅酸盐水泥熟料对混凝土减水剂的吸附能力对于混凝土的流动性及强度增长都有很大的影响。原料的变化将对外加剂的作用效果产生很大的影响。 2.1.2水泥中石膏形态和掺量的影响 因为水泥矿物中的C3A（铝酸三钙）本身水化速度极快，会使水泥急凝，使混凝土施工无法进行，加入石膏后（必须是生石膏，熟石膏会使水泥造成假凝，影响施工），石膏中的CaSO4（硫酸钙）可与水泥矿物C3A（铝酸三钙）生成溶解度极小的水化硫铝酸钙，以阻止急凝的水化铝酸钙的形成，从而延缓水泥的凝结时间，给施工创造条件。水泥中SO3大于1.90%以上就可以了，生产控制最好在2.3%，以防止配料工艺、设备的异常波动。石膏的加入量根据品位不同大概在3.5--5%之间。如果石膏掺量不够或细度不够使石膏不能充分溶解，当溶解度含量小于1.3%时，不能阻止水泥快凝，则容易产生速凝的现象，但如果溶解度含量大于2.5%时，凝结时间的增长也很少。因此，石膏的成份、溶解度含量直接影响混凝土的凝结时间，也影响混凝土外加剂与水泥的适应性。 2.1.3水泥碱含量的影响 水泥中碱含量主要来源于生产所用的原材料。水泥中过量的碱会和集料中的活性物质SiO2反应，生成膨胀性的碱硅酸盐凝胶，一方面会导致混凝土开裂，另一方面碱含量的增大降低了高效减水剂对水泥浆体的塑化作用，使水泥浆体流动性损失加快，凝结时间急剧缩短，减弱了高效外加剂的作用。但当可溶性碱的含量过低时，不仅当减水剂剂量不足时坍落度损失较快，而且当剂量稍高于饱和点时，会出现严重的离析与泌水。大量实验数据表明，碱含量在0.4%-0.8%以内时，碱含量对外加剂与水泥间的适应性影响很小，而在国家标准中，低碱水泥的碱含量不得大于0.6%，因此为了使外加剂与水泥的适应性较好，碱含量宜控制在0.4%-0.63%以内。 2.1.4水泥细度的影响 在水泥生产过程中，许多厂家为了满足强度的要求，一味地提高水泥的细度，细度越小，比表面积越大，而水泥对外加剂的吸附性随比表面积的增加而增加，在相同的外加剂掺量下，水泥的需水量随比表面积的增大而增大，同样混凝土坍落度损失也随比表面积的增大而加快，所以，本来在一定掺量下表现为适应的外加剂在水泥细度的提高下会表现出不适应现象。 2.1.5水泥新鲜程度、温度的影响 由于粉磨时会产生电荷，新鲜的水泥出磨时间短，颗粒间相互吸附凝聚的能力强，正电性强，吸附阴离子表面活性剂多，因此表现出减水剂减水率低，混凝土坍落度损失快的现象，与外加剂的适应性差。另一方面刚磨出来的水泥温度很高，当水泥温度小于70℃时对减水剂的塑化效果影响不大，当水泥温度超过80℃时对减水剂的塑化效果降低明显，当水泥温度更高时，可能会造成CaSO4.2H2O脱水变成无水石膏，需水量及外加剂吸附量明显增大，坍落度损失也会明显加快，使外加剂适应性明显变差。 2.1.6掺合料种类及掺量的影响 在水泥及混凝土的生产过程中，均掺有一定量的掺合料，如矿渣粉、粉煤灰等，由于这些掺合料的品质及掺量的不同，对混凝土外加剂的作用效果也会产生一定的影响。例如，单掺一定量的粉煤灰，由于粉煤灰中富含的球状玻璃体对浆体起到“滚珠轴承作用”，随着掺量的增加混凝土流动性增加，外加剂的适应性表现较好。另外由于粉煤灰中的碳会吸附较多的外加剂而使混凝土坍落度下降，因此，当粉煤灰掺量一定时，Ⅰ级粉煤灰烧失量较小（含碳量低），对外加剂的适应性表现较好，而Ⅱ、Ⅲ级粉煤灰烧失量大（含碳量高），对外加剂的适应性表现就差。单掺矿渣粉对外加剂的适应性与粉煤灰相似但没有粉煤灰表现得这么明显，由于“微集料效应”，矿粉的粒径比水泥小，填充了水泥颗粒间的空隙，使水泥颗粒间水分得到释放，提高了混凝土的流动性。当粉煤灰和矿渣粉以一定比例掺加到混凝土中去时，二者的作用可互相促进，试验表明，双掺40%，矿渣粉：粉煤灰=2：1时最佳，此时表现出的混凝土与外加剂的适应性最好。 2.1.7水胶比的影响 在配合比的设计中，降低水胶比可以提高混凝土的强度，但在低水胶比下，有一最佳用水量，在最佳用水量的条件下，混凝土外加剂对水泥混凝土的各项性能能充分表现出来，使混凝土拌合物的保水性能、保塑性等工作状态得以改善，更重要的是保证了水泥在水化时石膏有足够的溶解用水。 2.2 几点改善措施 控制好水泥的细度和颗粒级配，水泥颗粒太细，一方面对减水剂的吸附作用较强；另一方面水泥的水化速度较快。这两个方面的作用
矿物掺合料对高性能混凝土影响初探 摘要：优良的矿物掺合料是制备高强高性能混凝土的有效途径。目前常用的矿物掺合料有：硅粉、粉煤灰、矿渣、沸石、页岩灰等。掺合料对混凝土的力学性能，耐久性能，耐疲劳性能，早龄期收缩特性，抗氯离子渗透的能力等方面都有影响，不同掺合料对高性能混凝土影响不同。 关键词：矿物掺合料；高性能混凝土；影响 0概述 高性能混凝土技术（HPC）是当前建筑材料界的一个研究热点,提出它的目的是让人们在 现有的配制水平基础上,通过利用优质水泥、优质掺合料以及外加剂等组分的匹配,改进工艺, 使混凝土具备宜于浇筑、捣实而不离析的施工性能；能长期保持良好的力学性能；水化温峰 小,体积稳定性好，以及在严酷的工作环境下使用寿命长久的耐用性能。 近年来,随着社会和建筑业的不断发展,对高强高性能混凝土的需求日益增加。目前,世界 各地纷纷展开了高强高性能混凝土的研究与开发工作。通过研究,人们逐渐达到了一种共识， 应用优良的矿物掺合料（配以高效减水剂）是制备高强高性能混凝土的有效途径。 高性能混凝土掺合料已是高性能混凝土的重要组成部分,将其直接掺入混凝土中,该技术 已经较为成熟，并广为工程界所接受。因此,本研究项目正是适应形势的需要，既是混凝土科 学发展的需要,更是走向可持续发展之路,利国利民的需要。 1掺合料种类 常用的矿物掺合料有：硅粉、粉煤灰、矿渣、沸石、页岩灰等。除硅粉和少数粉煤灰外, 用于高强高性能混凝土的其它矿物掺合料通常需要再加工处理,以使其具有要求的性能。 1.1粉煤灰 用作高强混凝土的掺合料的粉煤灰一般选用I级灰。对于强度等级较低的混凝土，通过试 验也可选用II级灰。粉煤灰应尽可能选用需水量小且烧失量低的粉煤灰。 1.2磨细矿渣 用作高强高性能混凝土的磨细矿渣应符合下列质量要求： 比表面积宜大于4000cm2/g。需水量比宜不大于105%。烧失量宜不大于5%。 1.3磨细天然沸石粉 用作掺合料的天然沸石岩，应选用斜发沸石或丝光沸石，不宜选用方沸石、十字沸石以及 菱沸石。 磨细天然沸石粉应符合下列质量要求： 铵离子净交换量不小于110meq/100g（斜发沸石）或120 meq/100g（丝光沸石）。 细度0.08mm方孔筛余不大于10%。 抗压强度比不大于90%。 1.4硅粉 用作掺合料的硅粉应符合下列质量要求： 二氧化硅含量不小于85%（质量分数）。 比表面积（BET-N2吸收法）不小于180000 cm2/g。 密度约为2200Kg/m3。 平均粒径0.1~0.2um。 2矿物掺合料对高性能混凝土的影响：
北京市地方标准 混凝土矿物掺合料应用技术规程 DBJ××-××-2002 1．总则 1．0．1为了科学、合理地在混凝土中应用矿物掺合料，规范各种掺合料的应用技术，达到改善混凝土性能、提高工程质量的目的，制定本规程。 1．0．2本规程适用于掺用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉和复合掺合料的各类预拌混凝土、现场搅拌混凝土和预制构件混凝土。 1．0．3应用矿物掺合料配制混凝土时，应符合本规程规定；本规程未作规定者，尚应符合国家现行的有关标准和技术规程的规定。 2．术语、符号 2．1术语 2．1．1普通混凝土：系指干密度为2000~2800kg/m3的水泥混凝土。 2．1．2基准混凝土：与掺矿物掺合料混凝土相对应的不掺矿物掺合料或外加剂的对比试验用的水泥混凝土。 2．1．3矿物掺合料：指以氧化硅、氧化铝为主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土性能，且掺量不小于5%的具有火山灰活性的粉体材料。 2．1．4粉煤灰：从电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末。 2．1．5粒化高炉矿渣粉：粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（也可以添加少量石膏或助磨剂一起粉磨）达到规定细度并符合规定活性指数的粉体材料。 2．1．6硅灰：生产硅钢或硅金属时高纯度石英和煤在电弧炉中还原所得的一种超细粉末，从炉中排出废气中过滤收集而得。 2．1．7沸石粉：指天然斜发沸石岩和丝光沸石岩多孔结构的微晶矿物经破碎、磨细制成的粉体材料。 2．1．8复合掺合料：指采用两种或两种以上的矿物原料，单独粉磨至规定的细度后再按一定的比例复合、或者两种及两种以上的矿物原料按一定的比例混合后粉磨达到规定细度并符合规定活性指数的粉体材料。 2．1．9高钙粉煤灰：指氧化钙含量在8%以上或游离氧化钙含量大于1%的粉煤灰。