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再生微粉复合掺合料配银及用于混凝土的试验研究

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再生微粉复合掺合料配制　及用于混凝土的试验研究　

上海市建筑科学研究院　於林锋　摘要：建筑垃圾排放量犬，利用途径单一，且附加值不高。介绍了一种建巩Ａ－ｚ－垃，圾的高附加值利用方式，　即将建筑垃圾粉磨、活性激发后得到再生微粉，通过正交试验设计再生微粉与粉煤灰、矿粉的最优复　合掺合料配方，并通过混凝土性能的综合测试分析复合掺合料应用于混凝土的可行性　关键词：建筑垃圾再生微粉复合掺合料混凝土　

当前我国城市建设日益加快，建筑业发展迅速，在拆　迁和新建过程中产生了大量的建筑垃圾。据统计，目前我　国建筑垃圾的数量己占城市垃圾总产生量的３０％一４０％ｏＪ，　年产生量近７亿吨［２１。其中，北京、上海等大城市每年建　筑垃圾的排放量均在３　０００万吨以上Ｉ引。目前，我国处理　这些建筑垃圾的主要手段还是露天堆放以及填埋　，　少部分被加工成再生骨料用于混凝土，这部分建筑垃　圾的占比很低（不足５％），且利用附加值也不高。建筑　垃圾依然有着其潜在的使用价值，其中的水泥、混凝土　组分中可能还有未水化的潜在胶凝活性组分。因此，寻　找有效的途径利用建筑垃圾，具有十分重要的意义。　１原材料及试验方法　１．Ｉ原材料　水泥：采用４２．５普通硅酸盐水泥；两种建筑垃圾再　生微粉：由废旧混凝土制成的再生微粉（ＣＲＰ）、由废旧　砖块制成的再生微粉（ＢＲＰ）；粉煤灰（ＦＡ）：选用ＩＩ级低　钙灰；矿粉（ＳＬ）：选用￥９５级高炉粒化矿渣微粉；粗骨　料：５　ｍｌＴｌ～２５　ｍｍ连续级配碎石；细骨料：河道中砂，细　度模数２．９；外加剂：采用含固量为２０％的聚羧酸减水　剂。其中，ＣＲＰ、ＢＲＰ、ＦＡ和ＳＬ的化学成分如表１所示。　１．２试验方法　主要涉及的试验内容及相应的试验方法如下：　（１）按水泥胶砂法测试比较ＣＲＰ、ＢＲＰ、ＦＡ和ＳＬ的　３　ｄ、７　ｄ、２８　ｄ活性指数（ＣＲＰ、ＢＲＰ和ＦＡ的掺量为３０％，　ｓＬ的掺量为５０％）。　（２）分别以再生微粉ＣＲＰ、ＢＲＰ为原料，与ＦＡ和ｓＬ　进行复配，制备复合掺合料。复合掺合料的配方按照正　交试验方法进行设计：以再生微粉和粉煤灰为三因素，　设计Ｌ９（３２）表格，其中再生微粉的掺量水平为１０％、　２０％和３０％，粉煤灰的掺量水平为２０％、３０％、４０％。将　复合掺合料以５０％的掺量成型水泥胶砂，通过测试水　泥胶砂的３　ｄ、７　ｄ和２８　ｄ抗压强度活性指数，来分析各　掺合料掺量对其性能的影响，从而确定较优的复合掺　合料配方。　（３）以常用的Ｃ３０混凝土配合比（水泥：矿粉：粉煤　灰：砂：碎石：水＝３００：７０：７０：７５０：１０５０：３．７）为基准，分别　用ＣＲＰ制成的复合掺合料、ＢＲＰ制成的复合掺合料完　全替代基准配合比中的矿粉和粉煤灰，成型混凝土，测　试混凝土的坍落度、凝结时间、抗压强度、劈裂抗拉、碳　化深度和电通量。其中，基准组编号为ｃ０，掺ＣＲＰ复合　掺合料组编号为ｃ１，掺ＢＲＰ复合掺合料组编号为ｃ２。　表１各原材料的化学成分　类型　ＳｉＯ２　Ｃａ０　Ａｌ２０３　Ｆｅ２０３　ＳＯ３　ＭｇＯ　Ｋ２Ｏ　Ｎａ２０　ＣＲＰ　６２．１８　１０．２４　１０．１５　２．４９　０．４７４　１．９１　１．７３　１＿３Ｏ　ＢＲＰ　６３．１２　８．５２　１２．２９　２．６８　０．３６９　１＿３３　２．Ｏ２　１．７４　ＦＡ　５１．０４　３．３５　３２．８６　８．２６　Ｏ－３６　０．５　０．３１　ＳＬ　３１．ｏｏ　４０．９５　１４．２Ｏ　２．０８　７．７５　２试验结果及分析　２．１再生微粉的活性分析　ＣＲＰ、ＢＲＰ、ＦＡ和ｓＬ的活性指数测试结果如图１　所示。分析图１可知：ＣＲＰ的活性略优于ＢＲＰ（ＣＲＰ本　体的活性是不如ＢＲＰ的，但本文所述的ＣＲＰ在制备过　程中添加了一定量的有机类助磨剂，对其活性改善明　显，故其活性比ＢＲＰ更高）；ＣＲＰ、ＢＲＰ由于磨得很细，　比表面积较大，初期反应比较快，早期活性指数相对较　大，虽不及ＳＬ，但与ＦＡ接近（特别是ＣＲＰ，其早期活性　与ＦＡ无明显差异）；掺ＢＲＰ的水泥胶砂的强度在后期　

强　凝　土　制　孤　

技　米　

上一　一　材　

的增长速率比ＦＡ要慢，故在后期（２８　ｄ）的活性不如ＦＡ，　ＣＲＰ的２８　ｄ活性指数略优于ＦＡ，但都比ｓＬ的活性小　很多。　ｕ　，　ｉｕ　川　凸　脚，ｄ　图１各材料的活性指数　２＿２再生微粉复合掺合料的配方研究　各复合掺合料的抗压强度活性指数测试结果如表　２所示。运用极差法对表２测试结果进行分析，结果如　表３和表４所示。　对于由ＣＲＰ与ＦＡ、ｓＬ复配制成的复合掺合料，分　析表２可知：无论是３　ｄ、７　ｄ还是２８　ｄ抗压强度活性指　数，ＦＡ掺量的影响程度比ＣＲＰ掺量的影响程度要高，　即ＦＡ掺量是复合掺合料活性指数的主要影响因素，　ＣＲＰ掺量是复合掺合料活性指数的次要影响因素。分　析其原因可能在于，所制备的ＣＲＰ活性指数与ＦＡ比　较接近，但ＦＡ在复合掺合料中占比水平比ＣｌＩＰ高，故　对复合掺合料的活性影响更大。综合考虑３　ｄ、７　ｄ、２８　ｄ　活性指数和ＣＲＰ掺量尽可能高的因素，推荐的复合掺　合料的最优组合是Ａ２，即ＣＲＰ、ＦＡ、ＳＬ的掺量分别为　２０％、２０％、６０％。　对于由ＢＲＰ与ＦＡ、ｓＬ复配制成的复合掺合料，分　析表４可知：无论是３　ｄ、７　ｄ还是２８　ｄ抗压强度活性指　数，ＢＲＰ掺量的影响程度比ＦＡ掺量的影响程度要高，　即ＢＲＰ掺量是复合掺合料活性指数的主要影响因素，　ＦＡ掺量是复合掺合料活性指数的次要影响因素。分析　其原因可能在于，所制备的ＢＲＰ活性指数不及ＦＡ，故　ＢＲＰ掺量对对复合掺合料的活性影响更大。综合考虑　３　ｄ、７　ｄ、２８　ｄ活性指数和ＢＲＰ掺量尽可能高的因素，本　文推荐的复合掺合料的最优组合是Ｂ８，即ＢＲＰ、ＦＡ、ＳＬ　的掺量分别为２０％、４０％、４０％。　２．３再生微粉复合掺合料用于混凝土的试验研究　各掺有不同掺合料的混凝土性能测试结果如表５　所示。分析表５可知：　（１）再生微粉复合掺合料完全替代矿粉、粉煤灰后，　混凝土的工作性能略有提高，凝结时间未发生明显变化；　（２）掺有ＣＲＰ复合掺合料的混凝土３　ｄ、２８　ｄ抗压　强度略好于基准，其２８　ｄ劈裂抗拉强度与基准接近，掺　有ＢＲＰ复合掺合料的混凝土３　ｄ、２８　ｄ抗压强度比基准　略差，其２８　ｄ劈裂抗拉强度与基准接近；　表２各复合掺合料的配方及抗压活性指数　抗压活性指数　编号　ＦＡ　ＣＲＰ　ＢＲＰ　ＳＬ　３　ｄ　７　ｄ　２８　ｄ　

Ｏ　Ｏ％　０％　０％　０％　１００．０％　ｌ００．１％　１ｏｏ．０％　Ａ１　２Ｏ％　ｌ０％　Ｏ％　７０％　６１．４％　７０．８％　１０１．５％　Ａ２　２０％　２０％　０％　６０％　６１．１％　７０．１％　９９．７％　Ａ３　２０％　３０％　Ｏ％　５０％　５８．２％　６９．６％　９０．２％　Ａ４　３０％　１０％　０％　６０％　５６．９％　６８．８％　９１．９％　Ａ５　３Ｏ％　２Ｏ％　Ｏ％　５０％　５９．１％　６４．７％　８８．４％　Ａ６　３０％　３Ｏ％　Ｏ％　４０％　６０．４％　６２．３％　８５．４％　Ａ７　４０％　ｌＯ％　０％　５０％　５６．４％　６２．３％　８９．４％　Ａ８　４０％　２Ｏ％　０％　３Ｏ％　５７．Ｏ％　６１．８％　８４．０％　Ａ９　４０％　３０％　Ｏ％　３０％　５９．７％　６３．０％　８１．２％　Ｂ１　２０％　０％　１Ｏ％　７０％　５６－３％　７１．３％　９１．１％　Ｂ２　２０％　０％　２Ｏ％　６０％　５５．５％　６６．９％　９０＿３％　Ｂ３　２０％　０％　３Ｏ％　５Ｏ％　５１．１％　６２．１％　７９＿３％　Ｂ４　３Ｏ％　０％　ｌＯ％　６０％　５５．２％　６７．６％　９０．２％　Ｂ５　３０％　０％　２Ｏ％　５０％　５２－４％　６４．１％　８０．７％　Ｂ６　３０％　Ｏ％　３０％　４０％　６２－３％　６４．３％　８３．４％　Ｂ７　４０％　Ｏ％　ｌ０％　５０％　６２．７％　６８．８％　８９．８％　Ｂ８　４０％　Ｏ％　２０％　４０％　６４．３％　７２．５％　８４．３％　Ｂ９　４０％　Ｏ％　３Ｏ％　３０％　４２．６％　５７．６％　７４．４％　

表３　ＣＲＰ复合掺合料活性指数的影响因素分析　３　ｄ活　指数，％　７　ｄ活性指数／％　２８　ｄ活性指数／％　ＣＲＰ　ＣＲＰ　项目　ＣＲＰ　ＦＡ掺量　ＦＡ掺量　ＦＡ掺量　掺量　掺量　掺量　

均值１　５８．２　６０－２　６７．３　７０．１　９４．３　９７．１　均值２　５９．１　５８．８　６５．５　６５－３　９０．７　８８．６　均值３　５９．４　５７．７　６４．９　６２．４　８５．６　８４．９　极差　１．２　２．５　２．４　７．７　８．７　１２－２　较优水平　ＣＲＰ　ＦＡ幻％　ＣＲＰ１０％　ＦＡ　ＣｌＩＰ１ｏ％　ＦＡ　主次因素　ＦＡ＞ＣＲＰ　ＦＡ＞ＣＲＰ　ＦＡ＞ＣＲＰ　表４　ＢＲＰ复合掺合料活性指数的影响因素分析　３　ｄ活性指数　７　ｄ活性指数／％　２８　ｄ活性指数／％　ＢｉｔＰ　ＢＲＰ　项目　ＢＲＰ　ＦＡ掺量　ＦＡ掺量　ＦＡ掺量　掺量　掺量　掺量　

均值１　５８．１　５４．３　６９．２　６６．８　９０．４　８６．９　均值２　５７．４　５６．６　６７．８　６５＿３　８５．１　８４．８　均值３　５２．０　５６．５　６１－３　６６－３　７９．０　８２．８　极差　６．１　１．７　７．９　１．５　１１．４　４．１　较优水平　ＢＲＰ１０％　ＦＡ　ＢＲＰｌ０％　ＦＡ　ＢＲＰｌｏ％　ＦＡｍ　主次因素　ＢＲＰ＞ＦＡ　ＢＲＰ＞ＦＡ　ＢＲＰ＞ＦＡ　（３）掺再生微粉复合掺合料的混凝土的碳化深度　

比基准略有提高，其抗碳化性能有所降低，而其抗氯离　子渗透性能则有了明显改善。　５结论　上面所述的ＣＲＰ在制备过程中添加了一定量的有　

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再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系

再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系

再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系一、本文概述随着全球环保意识的日益增强和资源的日益紧张，再生混凝土作为一种环保、节能的新型建筑材料，越来越受到人们的关注。

再生混凝土是利用废弃混凝土破碎后的骨料，替代部分或全部天然骨料，与水泥、水等按一定比例混合搅拌而制成的混凝土。

由于其具有显著的环保性和经济效益，再生混凝土在建筑工程中的应用越来越广泛。

然而，再生混凝土的基本力学性能，包括其应力应变关系，相较于传统混凝土存在显著的差异，因此，对再生混凝土的基本力学性能进行深入研究，具有重要的理论和实践意义。

本文旨在通过对再生混凝土的基本力学性能进行试验研究，探究其应力应变关系，揭示其力学特性，为再生混凝土在建筑工程中的应用提供理论依据和技术支持。

本文首先介绍再生混凝土的制备方法和基本性能，然后详细阐述再生混凝土基本力学性能的试验方法和过程，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等关键力学性能指标的测定。

在此基础上，通过对试验数据的分析和处理，建立再生混凝土的应力应变本构关系模型，揭示其应力应变行为的特点和规律。

本文还将对再生混凝土的力学性能与传统混凝土进行对比分析，进一步阐明再生混凝土的优势和应用前景。

通过本文的研究，不仅可以为再生混凝土在建筑工程中的应用提供理论支持和技术指导，还可以为其他领域的新型环保材料的研发和应用提供借鉴和参考。

本文的研究也有助于推动建筑行业的绿色化和可持续发展，为实现资源节约、环境友好的社会目标做出贡献。

二、再生混凝土制备与试验方法再生混凝土的制备主要包括骨料选择、破碎与筛分、混凝土配合比设计以及混合搅拌等步骤。

本研究所用再生骨料来源于建筑废弃物中的废弃混凝土块，经过破碎、清洗、筛分后，得到不同粒径的再生骨料。

为保证再生混凝土的质量，再生骨料的含水率和含泥量需控制在一定范围内。

水泥、砂、水等原材料的选择也需符合相关标准。

在配合比设计方面，根据再生骨料的物理性能和工程需求，参考普通混凝土的配合比设计方法，确定再生混凝土的水灰比、骨料比例等参数。

矿物掺合料在水泥砂浆中的填充机理及试验研究

矿物掺合料在水泥砂浆中的填充机理及试验研究

矿物掺合料在水泥砂浆中的填充机理及试验研究李滢【摘要】主要讨论了矿物掺合料在水泥砂浆中的填充机理,并且以粉煤灰、矿渣粉及硅灰单一组分、复合组分考察其对水泥胶砂强度及微观结构的影响.研究表明,不同细度的矿物掺合料掺入到水泥浆体中后,可以优化粉体的次级颗粒级配,提高密实度.从而表现出水泥砂浆的强度得到提高,微观结构趋于密实.%Filling mechanism of mineral admixture in cement mortar was discussed,with fly ash,superfine slag powder,silica fume and their compounds filling into cement mortar to study their influence on the strength and microstructure of cement mortar.It is demonstrated that the different mineral admixtures can improve the secondary particles size distribution of cementations materials,and then improve the density of cement mortar.So the strength of cement mortar increased and the microstructure of cement mortar get denser.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2013(031)001【总页数】5页(P91-95)【关键词】矿物掺合料;颗粒级配;微观结构【作者】李滢【作者单位】青海大学土木工程学院,西宁810016【正文语种】中文【中图分类】TU52混凝土材料是以集料—胶凝材料—水组成的复杂多相体系，各个组成材料的颗粒直径、密度、形貌以及在混凝土中所占的比例均不相同，这就意味着混凝土内部极不容易达到整体的均匀和各个组成材料的紧密堆积.材料整体的不均匀和各种组成材料的不紧密堆积，对于混凝土的工作性、强度、耐久性等都将产生不利的影响.在高性能混凝土中加入矿物掺合料，可以改善混凝土胶结材的级配.在混凝土体系中，集料形成混凝土的骨架，但在集料形成的堆积中，颗粒之间留有空隙，水泥颗粒粒径较小，填充在空隙中，同时，水泥颗粒在生产过程中，其粒径分布也不够合理，颗粒间的空隙率也很高.在水泥未完全水化前，加入矿物掺合料后，由于掺合料的颗粒直径比水泥细得多，可以填充到水泥颗粒间空隙中，使混凝土体系颗粒级配更趋合理，从而提高混凝土的密实度.以工业副产品或天然矿物为原材料，进行磨细加工的矿物掺合料被称为高性能混凝土（HPC）的第六组分[1]，目前，使用最多的矿物掺合料有硅灰、粉煤灰、矿渣粉等.以往对矿物掺合料的研究多集中于研究其细度与活性之间的关系，虽然取得了良好的效果，但由于大大地增加了粉磨时间，提高了成本，不能大范围大掺量用于高性能混凝土工程中.另一方面，将矿物掺合料加工成完全均一细度的细粉，没有形成级配，掺入混凝土中后不能充分发挥微观填充作用.如果考虑将不同细度的矿物掺合料以不同的比例掺配到水泥浆体中，使浆体中粉体的颗粒形成一定的级配，从而能够紧密地填充，有效降低水泥浆体的空隙率，改善孔结构，势必对浆体的性能起到改善作用.本文以粉煤灰、矿渣粉、硅灰、粉煤灰＋硅灰及矿渣粉＋硅灰取代一定量的水泥，通过对比胶砂试件的3 d、28 d抗折、抗压强度及微观结构，分析这三种矿物掺合料在水泥砂浆中的填充机理，并且考察矿物掺合料单掺或复掺对水泥胶砂试件强度的影响，同时从显微结构及颗粒级配上分析粉煤灰、矿渣粉与硅灰复合对水泥砂浆性能的影响.拌水前水泥粉体的堆积状态与水化水泥浆体性质有着密切的关系，矿物掺合料的良性填充作用，就是要使粉体实现紧密堆积.但由于影响水泥粉体空隙率的因素多而复杂，对于矿物掺合料的细度和掺量，并没有理想的模型可以确定，工程上多采用实验方法决定.借鉴Andreasen方程的结论[2]，可以对矿物掺合料的填充作用进行有益的探索.Andreasen是经典的连续堆积理论的倡导者，他提出以下方程：式中：U（D）为与粒径D对应的颗粒的筛下量；DL为体系中最大颗粒的粒径；D为与U（D）对应的颗粒尺寸；n为分布模数.Andreasen根据其试验结果指出，各种分布的空隙率随方程中分布模数n值的减小而下降，当降至n＝1/3时，粉体可以得到最大的密实度，而n值继续降低是没有意义的.目前水泥厂生长的水泥粉体是由水泥熟料、石膏等在磨机中经钢球、钢锻研磨而成，其颗粒粒径的分布具有连续性，即各种粒径的在粉体中连续存在，故水泥粉体的粒径分布符合该方程.一般水泥颗粒中粒径最大可达200 μm，但≥80 μm的只有10%.若将水泥粉体中粒径最大值取为150 μm，根据这一方程，可以计算出最大粒径为150 μm的粉体达到最紧密堆积时，各种粒径颗粒的百分比，见表1.从表1可以看出，要实现水泥粉体颗粒的最紧密堆积，对其中细颗粒尤其是＜10 μm的颗粒的要求很高，但是在实际的水泥粉体中，往往缺乏这部分的颗粒.试验过程中所用的水泥粉体中＜10 μm的颗均达不到最紧密堆积的要求，故导致水泥粉体的空隙率一般都较大.相反如果在水泥粉体中加入部分超细颗粒，则粗颗粒之间的空隙就能被充分填充，则不仅空隙率得到降低，孔结构也更加合理[3].而且大孔减少以后的孔隙更容易被水化产物填充，进而减少水化水泥浆体中大孔的体积.故在水泥粉体中添加比水泥更细的矿物掺合料是十分必要的.将不同细度的矿物掺合料掺入到水泥浆体中后，可以优化粉体的次级颗粒级配[4-6]，提高密实度.同时矿物掺合料还能与水泥浆体中的部分水化产物发生二次水化反应，消耗不利于强度的Ca（OH）2晶体，生成的水化产物还能进一步地填充水泥浆体，使其结构更致密.1）水泥：河北冀东水泥厂生产32.5＃普通硅酸盐水泥；2）砂：北京昌平产河砂，细度模数为2.68，试验前过5 mm筛子；3）矿物掺合料：粉煤灰（FA）系三河电厂二级灰，矿渣粉（SL）产自SangYong Cement Limited，硅灰（SF）系贵州铁合金厂，分别对其主要物理性能指标及化学成分进行测定，见表2；并且采用欧美克LS-POP（Ⅲ）型激光颗粒分析仪测定了三种掺合料的颗粒分布，结果如表3所示.本试验中所用的水泥粉体中＜10 μm的颗粒只占到27.8%，＜2 μm的微细颗粒比例与要求的比例相距甚远，故在水泥粉体中添加矿物掺合料后研究某强度和微观结构变化.将粉煤灰、矿渣粉与硅灰单掺及以不同的比例复合掺配后根据国标《GB/T 17671-1999成型水泥胶砂试件》，水胶比为0.5，灰砂比为1∶3，以30%的矿物掺合料取代水泥，在水中养护至3 d、28 d后分别测其抗折及抗压强度.水化至一定龄期的水泥凝胶其内部微观结构和水化状态、水化产物形态采用KYKY-2800型扫描电镜进行测试.将水化至规定龄期的水泥胶砂试件压碎后两组试样，其一为胶砂成型后的3 d，其二为成型后的28 d.取样后至电子显微镜扫描观测之前，试样采用无水酒精浸泡以终止水泥的水化.试验配比及结果分别见表4，表5.从表4可以看出：1）从胶砂养护3 d强度看，掺加矿物掺合料的胶砂强度均低于不掺的强度，其中单掺矿渣粉的强度最高，粉煤灰次之，硅灰则为最低.因为我们知道，水泥熟料中＜10 μm的颗粒对3 d强度有较大贡献，分析这三种矿物掺合料的粒径分布数据可以看出，矿渣粉中＜10 μm的颗粒达到50.83%，远高于粉煤灰，故掺加了矿渣粉的试件在3 d就表现出较高的强度.虽然硅灰中＜10 μm的颗粒已达到100%，但由于硅灰的颗粒极其微细，比表面积相对很大，所以加入水泥中后表现出强烈的需水性，使得水泥水化的水量相对不足，不利于水泥的早期水化，故表现出单掺硅灰的试件早期强度相对为最低.同时比较粉煤灰、矿渣粉与硅灰的双掺效果来看，在早期两种掺合料双掺之后的叠合效应不是很明显.2）随着龄期的增长，掺加掺合料的胶砂强度逐渐接近甚至超过未掺的强度（表5中28 d数据）.因为所掺加的矿物掺合料的颗粒与水泥比较相对较细，故掺入以后可以有效地填充水泥粗颗粒之间的空隙，提高密实度.同时，随着水泥水化反应的进行，矿物掺合料还能与水泥浆体中的部分水化产物发生二次水化反应，消耗不利于强度的Ca（OH）2晶体，生成的水化产物还能进一步地填充水泥浆体，使其结构更致密，表现在强度上则是强度不同幅度地提高.3）双掺粉煤灰与硅灰的胶砂强度明显高于单掺粉煤灰的，但是要低于单掺硅灰的胶砂强度.因为本试验中采用的粉煤灰是未经磨细的二级灰，从其颗粒分布可以看出其中＜5 μm的微细颗粒只有3.24%，不能满足最紧密堆积的要求，所以单掺粉煤灰后并不能在水泥粉体中形成良好的颗粒级配，但若加入硅灰则情况就会改观，从其粒径分布可以看出硅灰的颗粒中＜2 μm的就占到98.45%（表2），这部分超细颗粒可以填充到水泥粉体粗颗粒的空隙当中，改善颗粒级配，使水泥石结构致密.而且硅灰中＜1 μm的颗粒占到64.82%，这些微粒在3 d即可反应，消耗于强度不利的CH晶体，并增加火山灰效应，从而增加C-S-H含量，且减少毛细孔体积.故硅灰无论是与粉煤灰复合还是单掺均表现出强度大幅度提高.4）双掺矿渣粉与硅灰的效果优于双掺粉煤灰与硅灰的，这是由于本试验中采用的矿渣活性很高，其质量系数K＝［w（CaO）＋w（MgO）＋w（Al2O3）］/［w（SiO2）＋w（MnO）＋w（TiO2）］＝1.5；另外从其颗粒粒径分布可以看出，矿渣粉中＜30 μm的颗粒达到了100%，明显高于粉煤灰的，所以其无论是单掺还是双掺均优于粉煤灰.而双掺矿渣粉与硅灰的效果基本上接近单掺硅灰的，说明矿渣粉与硅灰也有较好的复合效应.材料显微结构决定了材料性能，我们试图从材料的显微结构入手，探讨单一及复合矿物掺合料对胶砂试件的作用机理.从扫描电镜分析结果看，图1（a）为未掺矿物掺合料的砂浆试件水化28 d后的微观结构，其中可以看出水泥石结构较为致密，但仍可以看到大的孔洞及氢氧化钙晶体.图1（b）为掺30%粉煤灰的试件，可以看出在养护28 d以后玻璃球体形成诸多的腐蚀坑并伴有水化产物生成，同时还有大量光洁的粉煤灰球体存在，无明显二次水化反应迹象，起微集料填充作用.图1（c）是掺30%矿渣粉的28 d SEM图，可以看出其结构要明显优于掺30%粉煤灰的，这主要是由于该矿渣粉中＜10 μm的颗粒要远多于粉煤灰的，所以其颗粒的填充作用较好，使得水泥石的结构显得更为致密.图1（d）是掺了30%硅灰的，从中可以看出结构已非常致密，浆体中有大量的卷席状的二次水化产物生成.当粉煤灰与硅灰双掺时，可以使浆体中的次级颗粒级配更加合理，表现出良好的叠合效应，如图2（a）所示，双掺粉煤灰与硅灰的试件28 d的结构有了很大改善，大孔减少，细孔均匀分布，并有二次水化产物填充.图2（b）是双掺矿渣粉与硅灰的28 d SEM图，可以看出其结构还是比粉煤灰与硅灰复合结构致密.从以上图1、图2的比较可以看出，在水泥中掺入超细颗粒可以减少孔隙，使其结构更致密.另外，颗粒级配不同的矿物掺合料复合后使得次级颗粒级配更加合理，表现在结构上也是更加致密化.1）从粉体实现最紧密堆积时的颗粒级配要求出发，要使水泥粉体达到最紧密堆积，在其中掺加如硅灰等超细颗粒是十分必要的.2）粉煤灰、矿渣粉与硅灰复合双掺时，可以使二者不同粒径的颗粒互相补充，次级颗粒级配更趋合理，叠合效应显著，其性能优于单掺粉煤灰的.3）本试验中采用的矿渣粉的活性较高，其无论是单掺还是双掺的效果均优于粉煤灰.4）矿渣粉与硅灰双掺时随硅灰掺量的增加，强度不再表现出明显的增加趋势.【相关文献】［1］冯乃谦.高性能混凝土［M］.北京：中国建筑工业出版社，1996：6-7.［2］陆厚根.粉体工程导论［M］.上海：同济大学出版社，1993：58-59.［3］ Niu Quanlin，Feng Naiqian，Yang Jing，et al.Effect of superfine slag powder on cement properties［J］.Cement and Concrete Research，2002，32（4）：615-621.［4］李滢，杨静.胶凝材料颗粒级配对水泥凝胶体结构及强度的影响［J］.新型建筑材料，2004（3）：1-4.［5］管宗甫，张素芳.磨细粉煤灰颗粒级配对水泥强度的影响［J］.粉煤灰综合利用，2002（1）：30-31.［6］陈立军，刘韬，王德君，等.混凝土掺合料优化组合方法的研究［J］.混凝土与水泥制品，2009（6）：12-15.。

矿物掺合料对混凝土性能的影响探究

矿物掺合料对混凝土性能的影响探究

矿物掺合料对混凝土性能的影响探究摘要：随着建筑行业的发展，对建筑技术和建材的需求越来越大，混凝土是一种重要的建筑材料，它可以在一定范围内酌情加入多种矿物质辅助物质，从而改善其应用效果。

在高强度、高性能的基础上，应用范围广，可有效地保障施工的质量。

因此，本文着重对矿用外加剂对水泥的作用进行了分析和探讨。

关键词：矿物；掺合料；混凝土性能引言由于目前各种类型的施工项目对施工的需求和规范不尽相同，混凝土是一种重要的工程建材，必须加入矿物质掺和料来改善其应用效果。

在工程实践中，加入不同类型的矿物掺和料对混凝土的力学特性也会有一定的影响。

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。

三、不同矿物掺合料对混凝土性能影响1.增加水泥用量对渗透性能有一定的作用。

试验结果表明，随着水泥用量的减少，渗透性能也随之降低。

这是由于集料、硬化水泥浆料及部分空隙构成的硬化水泥，水泥水化程度和致密性是影响水泥浆液的空隙程度的重要因素。

在一定程度上，水泥固化后的水泥浆液中的空隙越大，渗透率越高。

在混凝土中，由于受水的影响，集料在水泥中会产生一层水膜，从而造成水泥砂浆与集料间的隔阂，这些相互连通的孔洞和内部缝隙会增加水泥的渗透率。

混合掺合料高性能混凝土的力学和耐久性研究

混合掺合料高性能混凝土的力学和耐久性研究

１ ０ ０ ０ ．
１ Ｏ Ｏ Ｏ ．
８ ． ５ ４
５ ． ６ １
２ ． ９ ３
１ ２ ２ １ ． ６ ． ３ ４
３ ． ６ ６ １ ０ ０ Ｏ ． ６ ． ５ ５ ４ ． ８ ３
１９．０
１ ０ ０ ０ ． ８ ． １ １ ６ ． ２ ２
２ ． ４ １
１０ ０ ０ ． ９ ． ５３ ８ ． １４
ＰＣ～ ５ ５ ＦＡ
１４ ２ ２ ．
９ ． ０ ７
１ ７ ６ １ ． ８ ． ６ ５
１ ０ ３ ０ ． １ ０ ７ １ ．
ＰＣ～ Ｏ Ｆ １ Ｓ
ＰＣ一 ５ ２ ＦＡ １ Ｓ Ｏ Ｆ
９ ． ８ ９
１ ９ ９ ０ ．
ＰＣ一 ５ ４ ＦＡ１ Ｓ Ｏ Ｆ
２ ３ 高性 能 混凝 土水 渗 透性 实验 ．
及 盐结 垢 的 研 究 。本 文 重 点 研 究 混 凝 土 抗 压 强 度 、 离子 渗透 、 渗透及 水渗 透特 性 。 氯 气
１ 实 验 方 法
１ ， 细配 合 比见 表 １ ０ 详 。每 个水 胶 比等级 中包 含 一组参 考组 （０ 水 泥 ） ｉ０ 和一 定 取代 量 的 粉煤 灰 或硅灰 以及粉 煤 灰加硅 灰 。
土 耐久 性 的研 究 主要 是 关 于 氯 离 子 渗 透 、 化 以 碳
凝 土选 取 ３ 不 同水胶 比等 级 ：． ５ ０ ５ ，． ５ 个 ０ ３ ，． ０ ０ ６ 。
以粉煤 灰 、 灰 按 适 当 比例 配 制 复合 掺 合 料 。考 硅 虑 到影 响高 性能混 凝 土特性 的配合 比参 数主要 由 掺 合料 取代 水泥量 ， ３种 掺合 料 之 间 的 比例 ， 择 选 取 代量 分别 为粉煤 灰 ２ 、 ５ 和 ５ ， 灰 为 Ｏ ３ ５ 硅