危加阳项目5水泥混凝土

项目五.混凝土(concrete)5.1.概述

一.砼定义水泥、水和骨料按适当比例配合拌制成混合料经硬化而成的人造石材。目前混凝土的用量约为120亿吨，是世界上用量最大的人工建筑材料，随着混凝土性能的不断提高，其用量及应用范围还会增加。混凝土广泛应用于建筑、桥梁、道路等土木工程领域。水泥混凝土的定义混凝土一般是指由胶凝材料（胶结料），粗、细骨料（或称集料），水及其它材料，按适当比例配制并硬化而成的具有所需的形状、强度和耐久性的人造石材。以水泥为胶凝材料的，即为水泥混凝土。5.1.1水泥混凝土的分类

1.根据所用胶凝材料的不同分为水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、树脂混凝土、沥青混凝土等。土木工程中用量最大的为水泥混凝土。2．按表观密度分类（1）普通混凝土：其表观密度为2000~2800kg/m3,是用普通的天然砂石为骨料配制而成，为建筑工程中常用的混凝土。（2）轻混凝土：其表观密度小于1950kg/m3,采用各种轻集料配制成轻集料结构混凝土，主要用作轻质结构材料和隔热保温材料。（3）重混凝土：其表观密度大于2800kg/m3，为了屏蔽各种射线的辐射采用各种高密度集料配制的混凝土。3.按用途分类可分为结构混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土等。4．按强度等级分类（1）低强度混凝土：抗压强度小于30MPa；（2）中强度混凝土：抗压强度30~60MPa；（3）高强度混凝土：抗压强度大于60MPa；（4）超高强混凝土：抗压强度大于100MPa。

5．按生产和施工方法分类可分为泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、真空脱水混凝土、离心混凝土、压力灌浆混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）等。

6.按其主要功能或结构特征、施工特点来分类如防水混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、流态混凝土、喷射混凝土、纤维混凝土等5.1.2水泥混凝土的特性（1）组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济原则。（2）易于加工成型。新拌混凝土有良好的可塑性和浇注性，可满足设计要求的形状和尺寸。（3）匹配性好。各组成材料之间有良好匹配性，可组成共同的具有互补性的受力整体。（4）可调整性强。可根据使用性能的要求与设计来配制相应的混凝土。（5）钢筋混凝土结构可代替钢、木结构，而节省大量的钢材和木材。（6）耐久性好，维修费少。但混凝土自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差和易开裂等缺点，也有待研究改进。由于混凝土有上述重要优点，所以广泛应用于工业与民用建筑工程、水利工程、地下工程、公路、铁路、桥涵及国防军事各类工程中，

（1）央视大楼（2）三峡大坝（3）杭州湾跨海大桥图5.1混凝土工程实例图片砼分类

重砼(0≥2600kg/m3);普通砼(1950kg/m3＜0＜2600kg/m3);轻砼(0≤1950kg/m3)

按表观密度分按抗压强度分低强砼(fcu＜30MPa);中强砼(fcu=30-60MPa)高强砼(fcu≥60MPa);超高强砼(fcu≥100MPa)按胶凝材料分水泥砼(水泥);石膏砼(石膏);沥青砼(沥青)砼特性混凝土在土建工程中能够得到广泛的应用，是由于它具有优越的技术性能及良好的经济效益。

1.优点就地取材；造价低；可塑性好；耐久性高；与钢筋有牢固的粘结；性能可调整。

2.缺点自重大；比强度小；抗拉强度低，性脆；导热系数大；硬化慢；生产周期长。5.1.3混凝土用水泥1.水泥品种的选择2.水泥强度等级的选择选择水泥品种

1

水位变化区外部混凝土、溢流面和经常受水流冲刷部位的混凝土及有抗冻要求的混凝土，宜选用中热硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，也可选用普通硅酸盐水泥。

2

内部混凝土、水下混凝土和基础混凝土，宜选用中热硅酸盐水泥，也可选用低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和低热微膨胀水泥。

3

环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀性时，应选择抗硫酸盐硅酸盐水泥。

水泥

水泥品种的选择应当根据混凝土工程性质与特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择。例：路面抢修工程——硅酸盐水泥高温车间路面和抗硫酸盐——矿渣水泥水库大坝——火山灰水泥水泥强度等级的选择32.5水泥一般配C30以下的，如C10、C15、C20、C2542.5一般配比如C30其尽量不要超过水泥标号的混凝土等级，因为这样水泥更加节省一点，更经济。混凝土的强度等级要根据你所需的结构选择。像一般的垫层为C10、C15板一般C15、C20、C25等都可以。梁柱C25、C30甚至C40都有。2、水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。当水泥强度等级过高：水泥用量过低，和易性和耐久性差；当水泥强度等级过低——水泥用量太多，降低水泥混凝土品质，收缩率加大。经验证明，配制C30以下的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.1～1.8倍，配制Ｃ40以上的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.0～1.5倍，同时宜掺入高效减水剂。配制普通混凝土时，选择水泥强度等级常为混凝土强度等级的(

)倍为宜。

A．1

B．2

C．3

D．1.5～2.0d5.2.砼中各组成材料的结构

砼组成材料

水泥、水、细骨料和粗骨料，以及适量外加剂和掺合料水泥砼未硬化前(freshconcrete)起润滑作用

水泥浆

水砼硬化后(concrete)起胶结作用砼细骨料起骨架作用、抗风化

骨料粗骨料抑制水泥浆收缩、耐磨

普通混凝土的基本组成材料是天然砂、石子、水泥和水，为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂或外掺料。在混凝土中，砂、石起骨架作用，因此也称为骨料。水泥和水形成水泥浆，包裹在砂粒表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹在石子表面并填充石子间的空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性，便于施工。硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体，并产生一定的力学强度。

（1）示意图（2）实物图图5.2混凝土结构5.2.3骨料5.2.3骨料5.3混凝土矿物掺合料

明天的混凝土将含有较少的熟料，因此水泥业将成为水硬性胶凝材料业，一种向市场提供与水拌和时能硬化的微细粉末的工业。这种使矿物组分，而不是细磨熟料用量增大的做法，将有助于水泥业向更加符合各国政府提出的可持续发展的目标迈进。今天的水泥业沿着这个方向努力已经是非常必要了。

Cementsofyesterdayandtoday；ConcreteoftomorrowP.-C.Aïtcin一、什么是矿物掺合料活性氧化硅、氧化铝和其它有效矿物为主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土综合性能，且掺量一般不小于5%的具有火山灰活性或潜在水硬性的粉体材料。GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》明确规定：用于改善混凝土耐久性能而加入的、磨细的各种矿物掺合料，又称矿物外加剂，其主要特征是磨细矿物材料，细度比水泥颗粒小，主要用于改善混凝土的耐久性和工作性能。是混凝土的第六组分。常用的矿物掺合料有：粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉。5.3.掺合料(additive)1.定义与砼其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及工业废料，掺量一般大于水泥重量5%。2.作用改善砼性能，节约水泥3.常用种类粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉磨细煤矸石等采用外加剂和掺合料是提高混凝土强度、改善性能、节约水泥和能源的最有效的方法之一。近几十年来混凝土外加剂和掺合料的发展很快，国外许多国家外加剂和掺合料的使用率达到60-80%，有的甚至高达100%，当前外加剂和掺合料已成为混凝土的第五大组分。

砼的掺合料在砼拌合物制备时，为了节约水泥，改善砼性能，调节砼强度等级，而加入的天然或者人造的矿物材料，统称为砼掺合料。

活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料两类。1粉煤灰粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末，其颗粒多呈球形，表面光滑。收集：静电收尘灰、机械收尘灰再加工：磨细灰、风选灰、原状灰粉煤灰的质量分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。粉煤灰中实心微珠含量较多，未燃尽碳及不规则的粗粒含量较少时，粉煤灰较细，品质较好。粉煤灰的细度越小，能够参与二次水化反应的界面越多，二次水化反应越充分，强度越高。粉煤灰物理性质需水量比值越小，则混凝土拌制时需水量越少，水灰比降低，使混凝土强度也相应越高。多孔玻璃体等非球形颗粒，表面粗糙，粒径较大，会增大需水量，当其含量较多时，使粉煤灰品质下降，因此要降低粉煤灰中的多孔玻璃体含量。在粉煤灰中还含有未燃尽的碳粒，未燃尽的碳粒颗粒较粗，会降低粉煤灰的活性，增大需水性，是有害成分。粉煤灰中含碳量可用烧失量评定，I级粉煤灰的烧失量要求不大于5%。（1）CaO含量按氧化钙含量特征参数分类，粉煤灰可分为：①低钙粉煤灰（含量在5%以下）；②中钙粉煤灰（含量在5～15%）；③高钙粉煤灰（含量在15%以上）。通常结合态的含量越高（中钙或高钙粉煤灰），越能提高其自硬性，使其活性大大提高，对提高混凝土的早期强度很有帮助。然而我国电厂排放的粉煤灰90%以上为低钙粉煤灰，因此提高粉煤灰中含量，开发高钙粉煤灰不失为改善粉煤灰资源化特性的一条途径。粉煤灰化学成分（2）SO3含量各种粉煤灰的标准规范均规定，硫酸盐的含量应加以限制。粉煤灰中硫酸盐的含量一般以质量的百分数来表示。考虑到与水泥水化产物水化铝酸钙发生反应，生成破坏性的钙矾石（水化硫铝酸钙），因此各国粉煤灰标准中都把视为有害成分，规定其最大限值为2.5%～5%，我国规范规定为3%。（4）含水量粉煤灰中水分的存在会使活性降低，产生一定的粘附力，易于结团，影响干状粉煤灰的包装运输、储存和应用，我国规范规定I级粉煤灰中含水量不超过1%。粉煤灰使用效果粉煤灰具有形态效应、火山灰效应和微集料效应。形态效应可以减少混凝土的单位用水量，在保证混凝土强度的前提下，减少水泥用量，降低混凝土的绝对温升和混凝土中温度裂缝发生的概率火山灰效应可提高混凝土的后期强度；粉煤灰的微集料效应所产生的致密热能，减少硬化混凝土的有害孔比例，有效提高混凝土的密实性；粉煤灰的化学作用产生的水化产物则起到骨架作用，提高粘结强度，因而提高混凝土的抗裂性能。粉煤灰的掺用方法：1、等量取代法：粉煤灰代替等质量的水泥。可减小水泥用量，降低水化热，改善和易性，提高抗渗性，早期强度较低，后期强度可与基准砼相当。该方法适用于大体积砼。2、粉煤灰代砂法：保持水泥用量不变，粉煤灰代替砂，可提高和易性，抗渗性和强度。3、超量取代法：粉煤灰的掺量大于所代替的水泥量，其余粉煤灰取代同体积的砂，可节约水泥和砂的用量，保持石子及用水量，保持砼28天强度及和易性。2硅粉硅粉是从生产硅铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘，是微细的玻璃球体，有很高的活性。效果：（1）改善砼拌合物的和易性（2）提高砼强度，配制高强、超高强混凝土（3）改善砼的孔结构，提高砼抗渗性，抗冻性、耐磨性及抗蚀性（4）抑制碱骨料反应，防止锈蚀超细矿渣超细矿渣是将粒化高炉矿渣磨成超细微粒，代替硅粉来配制高强、超高强砼。超细矿渣的比表面积大于450m2/kg，可等量代替15%～50%的水泥。使用效果（1）可配制高强混凝土及C100以上的超高强混凝土（2）混凝土干缩率减小，抗冻、抗渗性能提高，提高混凝土耐久性（3）改善混凝土拌合物的和易性，可配制大流动性且不离析的泵送混凝土。沸石粉天然的沸石岩磨细而成的。沸石岩是一种经天然煅烧后的火山灰质铝硅酸盐矿物。有一定量活性二氧化硅和三氧化铝，能与水泥水化析出的氢氧化钙作用，生成凝胶物质。沸石粉使用效果（1）提高混凝土强度，配制高强混凝土用525号普通硅酸盐水泥，以等量取代法掺入10%~15%的沸石粉，再加入适量的高效减水剂，可以配制出抗压强度为70MPa的高强混凝土。（2）改善混凝土和易性，配制流态混凝土及泵送混凝土5.4.2混凝土掺合料混凝土掺合料不同于生产水泥时与熟料一起磨细的混合材料，它是在混凝土(或砂浆)搅拌前或在搅拌过程中，与混凝土(或砂浆)其他组分一样，直接加入的一种外掺料。用于混凝土的掺合料绝大多数是具有一定活性的固体工业废渣。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。因此，混凝土中掺用掺合料，其技术、经济和环境效益是十分显著的。

1．粉煤灰（1）粉煤灰的种类及技术要求拌制混凝土和砂浆用的粉煤灰分为F类粉煤灰和C类粉煤灰两类。F类粉煤灰是由无烟煤或烟煤燃烧收集的，其CaO含量不大于10％或游离CaO含量不大于1％；C类粉煤灰是由褐煤或次烟煤燃烧收集的，其CaO含量大于10％或游离CaO含量大于1％，又称高钙粉煤灰。F类和C类粉煤灰又根据其技术要求分为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级三个等级。

(2)粉煤灰效应及其对混凝土性质的影响①活性效应。粉煤从中所含的SiO2和Al2O3具有化学活性，它们能与水泥水化产生的Ca(OH)2反应，生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸钙，可作为胶凝材料一部分而起增强作用。②颗粒形态效应。煤粉在高温燃烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大多数为玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩阻力，从而减少混凝土的用水量，起减水作用。③微骨料效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构和增大密实度。

(3)混凝土掺用粉煤灰的规定及方法混凝土工程掺用粉煤灰时，应按《粉煤灰混凝土应用技术规范的规定，对于不同的混凝土工程，选用相应等级的粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰，一般有以下三种方法：①等量取代法②超量取代法③外加法

2．粒化高护矿渣粉用作混凝土掺合料的粒化高炉矿渣粉．是由粒化高炉矿渣经干燥、粉磨达到相当细度的一种粉体。粉磨时也可添加适量酌石膏和助磨剂。粒化高炉矿渣粉简称矿渣粉，又称矿渣微粉。

3．硅灰硅灰又称凝聚硅灰或硅粉，为电弧炉冶炼硅金属或硅铁合金的副产品。在温度高达2000℃下．将石英还原成硅时，会产生Si气体，到低温区再氧化成SiO2，最后冷凝成极微细的球状颗粒固体。

矿渣：冶炼生铁的副产品，以硅酸盐和铝硅酸盐为主

粉煤灰：热电厂煤粉燃烧后的产物，以硅酸盐和铝硅酸盐为主二、矿物掺和料在混凝土中的作用效应火山灰效应形态效应微集料效应界面效应1、火山灰效应

掺和料中的SiO2、Al2O3等潜在活性物质与碱性物质或石膏反应生成水硬性物质。水泥的水化反应产生Ca(OH)2C2S+mH→CSH+(2-x)CHC3S+nH→CSH+(3-x)CH掺合料发生水化反应的条件：碱性物质或硫酸盐+水+潜在活性物质粉煤灰的活性7d以后才能逐渐表现来，反应率28d为1.5%～5.5%,90d为8～13%,180d为15～19%之间。2、形态效应

由外观形貌、表面性质、颗粒级配等产生的效应。FA中的球形颗粒含量较高时，可增大混凝土的流动性。矿中尖角状颗粒含量很多，易导致混凝土泌水。3、微集料效应掺和料中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充毛细孔，改善混凝土孔结构和增大密实度的效应。混凝土中掺入适量的矿物掺合料混合均匀之后，粉体的颗粒级配更为合理，密实度提高。提高混凝土的抗渗性与抗Cl-1的侵蚀能力。4、界面效应

掺和料与水泥熟料水化产生的Ca(OH)2发生火山灰反应，减少了混凝土中Ca(OH)2的含量，从而改善界面过渡区的结构，使浆体—界面的粘接力增强。一定程度上改善混凝土的力学性能与耐久性。裂缝扩展的路径和方向骨料水泥石骨料周围的过渡区

薄弱的过渡区骨料过渡区水泥石本体C-S-HCH钙矾石骨料氢氧化钙三、掺合料在混凝土中的作用1、掺合料可代替部分水泥，成本低廉，经济效益显著。2、增大混凝土的后期强度。矿物细掺料中含有活性的SiO2和Al2O3，与水泥中的石膏及水泥水化生成的Ca(OH)2反应，生成生成C-S-H和C-A-H、水化硫铝酸钙。提高了混凝土的后期强度。但是值得提出的是除硅灰外的矿物细掺料，混凝土的早期强度随着掺量的增加而降低。3、改善新拌混凝土的工作性。混凝土提高流动性后，很容易使混凝土产生离析和泌水，掺入矿物细掺料后，混凝土具有很好的粘聚性。像粉煤灰等需水量小的掺合料还可以降低混凝土的水胶比，提高混凝土的耐久性。4、降低混凝土温升。水泥水化产生热量，而混凝土又是热的不良导体，在大体积混凝土施工中，混凝土内部温度可达到50~70℃，比外部温度高，产生温度应力，混凝土内部体积膨胀，而外部混凝土随着气温降低而收缩。内部膨胀和外部收缩使得混凝土中产生很大的拉应力，导致混凝土产生裂缝。掺合料的加入，减少了水泥的用量，就进一步降低了水泥的水化热，降低混凝土温升。5、抑制碱—骨料反应。试验证明，矿物掺合料掺量较大时，可以有效地抑制碱—骨料反应。内掺30％的低钙粉煤灰能有效地抑制碱硅反应的有害膨胀，利用矿渣抑制碱骨料反应，其掺量宜超过40％。6、提高混凝土的耐久性。混凝土的耐久性与水泥水化产生的Ca(OH)2密切相关，矿物细掺料和Ca(OH)2发生化学反应，降低了混凝土中的Ca(OH)2含量；同时减少混凝土中大的毛细孔，优化混凝土孔结构，降低混凝土最可几孔径，使混凝土结构更加致密，提高了混凝土的抗冻性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀等耐久性能。7、不同矿物细掺料复合使用的“超叠效应”。不同矿物细掺料在混凝土中的作用有各自的特点，例如矿渣火山灰活性较高，有利于提高混凝土强度，但自干燥收缩大；掺优质粉煤灰的混凝土需水量小，且自干燥收缩和干燥收缩都很小，在低水胶比下可保证较好的抗碳化性能。四、矿物细粉掺和料的耐久性改善效应

由于和游离石灰及高碱性水化硅酸钙产生二次水化，生成强度更高、稳定性更优、数量更多的低碱性水化硅酸钙，改善了水化胶凝物质的组成，并减少或消除了游离石灰，对提高混凝土耐久性作用极大。

1、抗硫酸盐侵蚀性能显著提高，因为在水泥石中缺乏或不存在游离石灰时形成具有膨胀作用的钙矾石反应不能进行；

2、在有碱集料反应产生的条件下由于矿物细粉掺合料的掺加在混凝土水化产物中形成大量低碱水化硅酸钙，它们能吸收和固定大量的钠、钾离子从而使混凝土中的有效碱含量大大减少，极大地减少了碱集料反应的危害性。3、矿物细粉掺合料的掺加它们填充集料和水泥颗粒的孔隙，使混凝土结构和界面更为致密，阻断了可能形成的渗透通路，使混凝土抗渗性大为提高。4、在低水胶比情况下，掺加矿物细粉掺合料，混凝土中的可冻水很缺乏，抗冻性大幅度提高，当然高抗冻性与与低水胶比直接相关，但也与掺加矿物细粉掺合料密不可分，例如，水科院李金玉等人研究同为0.26的水胶比，不掺加矿物细粉掺合料的C60混凝土其抗冻融循环只达到F250，而掺加矿物细粉掺合料的混凝土抗冻融循环可达F1000以上。5、对于碳化和钢筋锈蚀的担忧。掺加矿物细粉掺合料的可能带来的负面影响是混凝土的碱度降低，抗碳化能力减弱，引起保护钢筋的能力减弱。但是在低水胶比下，混凝土的碱度下降并不十分急剧。蒲心诚等人对大掺量粉煤灰水泥的碱度研究表明粉煤灰掺量从0提高至70%时pH值仅由12.6下降至12.06，说明粉煤灰掺加70%时，水泥胶砂的pH值仍然高于12，高于配筋结构允许的最低碱度11.5。除此之外，掺加矿物细粉掺合料，在低水胶比时密实性很高，水分甚至氧和二氧化碳都难以进入，这同样增大了混凝土的护筋性。

总之，现代混凝土科学中最突出的两大成就：其一是高效外加剂的生产和应用；其二是矿物细粉掺合料的的研究、应用与发展。后者的重要意义远远超过了以前仅仅为节约水泥的经济意义和利用废弃资源的环保意义。它涉及到全面提高混凝土的各项性能，使混凝土寿命提高到500—1000年成为可能。五、常用矿物掺和料（一）粉煤灰1、化学成分粉煤灰的化学成分因煤的品种及燃烧条件而异。一般来说，粉煤灰化学成分的变动范围为：SiO2含量约为40％～60％；Al2O3含量为20％～30％，Fe203含量为5％～10％，CaO含量2%～8%，烧失量3％～8％，SiO2和Al2O3是粉煤灰中的主要活性成分，粉煤灰的烧失量主要是未燃尽碳，其混凝土吸水量大，强度低，易风化，抗冻性差，为粉煤灰中的有害成分。指标级别IIIIII细度（0.045mm方孔筛筛余），％不大于122545需水量比，％不大于95105115烧失量，％不大于5815含水量，％不大于111三氧化硫，％不大于3332、粉煤灰质量等级低钙粉煤灰的密度一般为1.8～2.6g/cm3，松散容重为600～1000kg/m3，GB/T1596－2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》提出粉煤灰的技术要求。3、粉煤灰对混凝土性能的影响

（1）对新拌混凝土出机坍落度的影响

FA掺量较低时，新拌混凝土出机坍落度略有增加。FA掺量较高时，新拌混凝土出机坍落度随掺量的增大而下降。3、粉煤灰对混凝土性能的影响

（1）对新拌混凝土出机坍落度的影响

FA掺量较低时，新拌混凝土出机坍落度略有增加。FA掺量较高时，新拌混凝土出机坍落度随掺量的增大而下降。（2）对混凝土不同龄期抗压强度的影响早期强度均低于基准混凝土FA掺量合适，28d强度略高于基准混凝土FA掺量过大，各龄期的强度均低于基准混凝土（3）对浆体凝结时间的影响FA掺量越大，浆体的凝结时间越长FA掺量超过30%，浆体的凝结时间涨幅增大。（4）对混凝土塑性收缩的影响FA混凝土的塑性收缩低于不掺FA混凝土高钙灰更有利于降低混凝土的塑性收缩（5）对混凝土抗碳化性能的影响加入掺合料消耗掉混凝土中的部分Ca(OH)2，使混凝土的总体碱度降低，继而加速碳化进程粉煤灰掺量30%之内对混凝土的碳化性能影响幅度较低混凝土碳化后失去对钢筋的保护作用，对钢筋混凝土结构的耐久性不利（6）对混凝土抗冻融性能的影响在经历相同的冻融循环次数后，FA混凝土的相对动弹模量低于基准混凝土，说明掺加FA后不利于混凝土的抗冻融性能4、粉煤灰使用时存在问题和对策改善拌和物施工性，但坍落度太大时，(I级)粉煤灰颗粒易上浮发生泌浆；早期强度较低；大掺量时在较低气温下凝结缓慢；早期孔隙率大，碳化问题较突出(需采取对策)；对水敏感，在无保湿的条件下，因内部黏度增加，阻碍持续泌水而会加剧塑性开裂。所以应该采取的技术措施主要是①要控制坍落度尽可能小。因为试验表明大掺量粉煤灰混凝土坍落度为125mm时，可相当于180mm的普通混凝土。但由于用水量很低而不离析或泌水。②注意不要过度振捣，防止粉煤灰上浮。③要降低水胶比，保证大掺量粉煤灰混凝土强度，尤其是早期强度。④注意及早、有效的养护以及足够的湿养护时间。初凝前后开始覆盖养护保证不失水。湿养护时间也很重要，最好养护14天，至少7天。总之：采用较低水胶比，及早地覆盖养护，充足的湿养护时间（>7d）是粉煤灰在混凝土中应用的关键技术。（二）粒化高炉矿渣粉（矿粉）矿渣是在炼铁炉中浮于铁水表面的熔渣，排出时用水急冷，得到粒化高炉矿渣。将粒化高炉矿渣经干燥、磨细达到相当细度且符合相应活性指数的粉状材料，细度大于350m2/kg，其活性比粉煤灰高。GB/T18046-2008《用于水泥与混凝土中的粒化高炉矿渣》指标级别S105S95S75表面积，m2/kg≥500≥400≥300活性指数，7d28d≥95≥105≥75≥95≥55≥75流动度比，％≥95粒化高炉矿渣在水淬时形成的大量玻璃体,具有微弱的自身水硬性。用于高性能混凝土的矿渣粉磨至比表面积超过400m2/kg，以较充分地发挥其活性，减少泌水性。当矿渣的比表面积超过400m2/kg后，用于很低水胶比的混凝土中时，混凝土早期的自收缩随掺量的增加而增大；矿渣粉磨得越细，掺量越大，则低水胶比的高性能混凝土拌和物越黏稠。用于大体积混凝土时，矿渣的比表面积宜不超过420m2/kg。超过420m2/kg的宜用于水胶比不很低的非大体积混凝土；矿渣颗粒多为棱形，会使混凝土拌合物需水量随着细度提高而增加，成分也提高。综合技术经济效益不好。矿粉对新拌混凝土出机坍落度的影响

矿粉掺量较低时，新拌混凝土出机坍落度增加。矿粉掺量较高时，新拌混凝土出机坍落度随掺量的增大变化不大。矿粉对混凝土抗压强度的影响KF的活性比FA大，仅从强度的角度考虑可实现更大掺量。早期强度高，掺量较低时强度高于基准混凝土。后期强度的增长低于同等掺量的粉煤灰混凝土矿粉对浆体凝结时间的影响矿粉掺量越大，浆体的凝结时间越长浆体的凝结时间的延长与KF的掺量基本呈线性增长关系。矿粉对混凝土塑性收缩的影响掺量在25%以内，混凝土的塑性收缩略有增大，但增大幅度很小掺量超过25%，混凝土的塑性增长幅度很大，易导致裂缝的产生粉煤灰与矿粉对混凝土塑性收缩的影响对比

矿粉的特性及利弊具有潜在的水硬性，单独加水可以缓慢水化硬化，化学活性高，在盐类激发下，可提高活性能提高抗化学侵蚀性，后期强度增长率高化学收缩和自收缩较大比粉煤灰抗抗碳化性能较好比表面积超过400m2∕kg时不降低混凝土温升，且自收缩随掺量(＜75%)而增大，对开裂敏感使用路线：控制细度，加大掺量在使用中不可一概而论

混凝土里掺入磨细矿渣，如果矿渣磨得偏细，或掺得不多，且环境及混凝土温度不低，早期也不注意及时的湿养护（给水），这时由于其水化潜热高于水泥，混凝土就会因硬化快、自身收缩较大，而开裂敏感性增大；但是，如果它粉磨细度较小，或掺量很大，或环境及混凝土温度偏低，或早期注意及时的湿养护，由于它起始水化时间明显延迟（水泥用量少，pH值上升缓慢），自身收缩被湿养护所补偿，混凝土开裂敏感性就可以减小。矿粉在商品混凝土在应用时注意的问题严格控制矿粉的细度：不宜太细。不宜太粗，会使混凝土粘聚性下降，出现离析和泌水，粘结时间延长，早期强度下降。注意矿粉掺量：单掺时以30～40%为宜，大体积混凝土可增至50%以上（降低水化热）；复掺时，总取代量控制在50%，粉煤灰20%以内，矿粉30%以内。复掺时，针对不同等级粉煤灰，选择合适的复合比例：与Ⅱ级粉煤灰复合，粉煤灰控制在15%，矿粉控制在30%。与Ⅰ级粉煤灰复掺，最佳组合，粉煤灰控制在20%，矿粉控制在40%以内。注意矿粉（或矿粉和粉煤灰复掺）混凝土的养护：对养护条件要求苛刻，需要加强养护，充分发挥掺合料的作用。注意调整混凝土的凝结时间：矿粉对混凝土凝结时间与不掺矿粉混凝土相比，具有一定的缓凝效果。初凝、终凝时间比基准混凝土推迟1～2h。冬季施工时，控制矿粉掺量和使用早强型减水剂。注意调整混凝土用水量：与高效减水剂复合使用时，具有辅助减水功能，所以在保证混凝土初始坍落度相同情况下，可以减水用水量。

（三）硅灰硅灰又称硅粉或硅烟灰，是从生产硅铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘，色呈浅灰到深灰。硅灰的颗粒是微细的玻璃球体，部分粒子凝聚成片或球状的粒子。其平均粒径为0.1µｍ～0.2µｍ，是水泥颗粒粒径的1/50～1/100，比表面积高达2.0×104m2/kg。其主要成分是SiO2（占90％以上），它的活性要比水泥高1～3倍。以10％硅灰等量取代水泥，混凝土强度可提高25％以上。1、硅灰的化学成分

硅粉的火山灰活性指标高达110%，这与其化学成分有关。硅粉的SiO2含量很高，在80%以上，这种SiO2是非晶态、无定形的，易溶于碱溶液中，在早期即可与CH反应，可以提高混凝土的早期强度。生成的水化硅酸钙凝胶钙硅比小，组织结构致密。2、硅灰的特性硅灰可以提高混凝土的早期和后期强度，但自干燥收缩大，且不利于降低混凝土温升。因此，复掺时，可充分发挥他们的各自优点，取长补短。例如，可复掺粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期强度，用优质粉煤灰降低混凝土需水量和自干燥收缩，在加之颗粒的填充作用，使混凝土更密实。

由于硅灰具有高比表面积，因而其需水量很大，将其作为混凝土掺合料，须配以减水剂，方可保证混凝土的和易性。硅粉混凝土的特点是特别早强和耐磨，很容易获得早强，而且耐磨性优良。硅粉使用时掺量较少，一般为胶凝材料总重的5％～10％，且不高于15％，通常与其它矿物掺合料复合使用。在我国，因其产量低，目前价格很高，处于价格考虑，一般混凝土强度低于80MPa时，都不考虑掺加硅粉。存在问题1、掺矿物掺合料混凝土的早期开裂问题收缩时开裂的主要原因。降温收缩、干缩、自收缩等。大量的细掺合料与高性能减水剂使用，加剧混凝土的塑性收缩，开裂。必须对掺入大比例掺合料的混凝土加强早强养护，初凝后立即覆盖，并注意二次抹面。2、矿物掺合料混凝土在较大水胶比时的碳化问题大掺量会使混凝土早期强度明显下降。粉煤灰在混凝土中，14d以前基本上不参与水化，使水灰比增大，造成早强孔隙率大。一再加快的施工速度使混凝土普遍得不到充分养护，早强孔隙率较大。所以粉煤灰混凝土实际的碳化深度较大。GB/T50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》规定，在一般干湿交替的环境，在水胶比较大时，控制粉煤灰的掺量。水胶比在0.50时，粉煤灰掺量在20%以内；水胶比在0.40时，粉煤灰掺量在30%以内。对于掺粉煤灰的混凝土，尽管前提是必须降低水胶比，但实际工程中混凝土湿养护龄期一般不会超过7d，大掺量粉煤灰混凝土因为孔隙率较大而碳化深度较大。为控制碳化，必须增加湿养护。3、实验室试验与工程现场间的关系和差异混凝土的开裂在很大程度上取决于试件尺寸、养护经过和环境条件。实验室模拟现场存在困难（试件小，构件大；试件变形只有，构件变形受约束；试件制作与养护条件固定，构件工作环境多变；试验条件认为设置，现场情况随即变化）六、超细粉在混凝土中的功能和机理填充效应流化效应增强效应耐久性效应（1）超细粉的填充效应图2粒子组合与空隙率的变化

3、粉煤灰对混凝土性能的影响

（1）对新拌混凝土出机坍落度的影响

FA掺量较低时，新拌混凝土出机坍落度略有增加。FA掺量较高时，新拌混凝土出机坍落度随掺量的增大而下降。（2）对混凝土不同龄期抗压强度的影响早期强度均低于基准混凝土FA掺量合适，28d强度略高于基准混凝土FA掺量过大，各龄期的强度均低于基准混凝土（3）对浆体凝结时间的影响FA掺量越大，浆体的凝结时间越长FA掺量超过30%，浆体的凝结时间涨幅增大。（4）对混凝土塑性收缩的影响FA混凝土的塑性收缩低于不掺FA混凝土高钙灰更有利于降低混凝土的塑性收缩（5）对混凝土抗碳化性能的影响加入掺合料消耗掉混凝土中的部分Ca(OH)2，使混凝土的总体碱度降低，继而加速碳化进程粉煤灰掺量30%之内对混凝土的碳化性能影响幅度较低混凝土碳化后失去对钢筋的保护作用，对钢筋混凝土结构的耐久性不利（6）对混凝土抗冻融性能的影响在经历相同的冻融循环次数后，FA混凝土的相对动弹模量低于基准混凝土，说明掺加FA后不利于混凝土的抗冻融性能4、粉煤灰使用时存在问题和对策改善拌和物施工性，但坍落度太大时，(I级)粉煤灰颗粒易上浮发生泌浆；早期强度较低；大掺量时在较低气温下凝结缓慢；早期孔隙率大，碳化问题较突出(需采取对策)；对水敏感，在无保湿的条件下，因内部黏度增加，阻碍持续泌水而会加剧塑性开裂。所以应该采取的技术措施主要是①要控制坍落度尽可能小。因为试验表明大掺量粉煤灰混凝土坍落度为125mm时，可相当于180mm的普通混凝土。但由于用水量很低而不离析或泌水。②注意不要过度振捣，防止粉煤灰上浮。③要降低水胶比，保证大掺量粉煤灰混凝土强度，尤其是早期强度。④注意及早、有效的养护以及足够的湿养护时间。初凝前后开始覆盖养护保证不失水。湿养护时间也很重要，最好养护14天，至少7天。总之：采用较低水胶比，及早地覆盖养护，充足的湿养护时间（>7d）是粉煤灰在混凝土中应用的关键技术。（二）粒化高炉矿渣粉（矿粉）矿渣是在炼铁炉中浮于铁水表面的熔渣，排出时用水急冷，得到粒化高炉矿渣。将粒化高炉矿渣经干燥、磨细达到相当细度且符合相应活性指数的粉状材料，细度大于350m2/kg，其活性比粉煤灰高。GB/T18046-2008《用于水泥与混凝土中的粒化高炉矿渣》指标级别S105S95S75表面积，m2/kg≥500≥400≥300活性指数，7d28d≥95≥105≥75≥95≥55≥75流动度比，％≥95粒化高炉矿渣在水淬时形成的大量玻璃体,具有微弱的自身水硬性。用于高性能混凝土的矿渣粉磨至比表面积超过400m2/kg，以较充分地发挥其活性，减少泌水性。当矿渣的比表面积超过400m2/kg后，用于很低水胶比的混凝土中时，混凝土早期的自收缩随掺量的增加而增大；矿渣粉磨得越细，掺量越大，则低水胶比的高性能混凝土拌和物越黏稠。用于大体积混凝土时，矿渣的比表面积宜不超过420m2/kg。超过420m2/kg的宜用于水胶比不很低的非大体积混凝土；矿渣颗粒多为棱形，会使混凝土拌合物需水量随着细度提高而增加，成分也提高。综合技术经济效益不好。矿粉对新拌混凝土出机坍落度的影响

矿粉掺量较低时，新拌混凝土出机坍落度增加。矿粉掺量较高时，新拌混凝土出机坍落度随掺量的增大变化不大。矿粉对混凝土抗压强度的影响KF的活性比FA大，仅从强度的角度考虑可实现更大掺量。早期强度高，掺量较低时强度高于基准混凝土。后期强度的增长低于同等掺量的粉煤灰混凝土矿粉对浆体凝结时间的影响矿粉掺量越大，浆体的凝结时间越长浆体的凝结时间的延长与KF的掺量基本呈线性增长关系。矿粉对混凝土塑性收缩的影响掺量在25%以内，混凝土的塑性收缩略有增大，但增大幅度很小掺量超过25%，混凝土的塑性增长幅度很大，易导致裂缝的产生粉煤灰与矿粉对混凝土塑性收缩的影响对比

矿粉的特性及利弊具有潜在的水硬性，单独加水可以缓慢水化硬化，化学活性高，在盐类激发下，可提高活性能提高抗化学侵蚀性，后期强度增长率高化学收缩和自收缩较大比粉煤灰抗抗碳化性能较好比表面积超过400m2∕kg时不降低混凝土温升，且自收缩随掺量(＜75%)而增大，对开裂敏感使用路线：控制细度，加大掺量在使用中不可一概而论

混凝土里掺入磨细矿渣，如果矿渣磨得偏细，或掺得不多，且环境及混凝土温度不低，早期也不注意及时的湿养护（给水），这时由于其水化潜热高于水泥，混凝土就会因硬化快、自身收缩较大，而开裂敏感性增大；但是，如果它粉磨细度较小，或掺量很大，或环境及混凝土温度偏低，或早期注意及时的湿养护，由于它起始水化时间明显延迟（水泥用量少，pH值上升缓慢），自身收缩被湿养护所补偿，混凝土开裂敏感性就可以减小。矿粉在商品混凝土在应用时注意的问题严格控制矿粉的细度：不宜太细。不宜太粗，会使混凝土粘聚性下降，出现离析和泌水，粘结时间延长，早期强度下降。注意矿粉掺量：单掺时以30～40%为宜，大体积混凝土可增至50%以上（降低水化热）；复掺时，总取代量控制在50%，粉煤灰20%以内，矿粉30%以内。复掺时，针对不同等级粉煤灰，选择合适的复合比例：与Ⅱ级粉煤灰复合，粉煤灰控制在15%，矿粉控制在30%。与Ⅰ级粉煤灰复掺，最佳组合，粉煤灰控制在20%，矿粉控制在40%以内。注意矿粉（或矿粉和粉煤灰复掺）混凝土的养护：对养护条件要求苛刻，需要加强养护，充分发挥掺合料的作用。注意调整混凝土的凝结时间：矿粉对混凝土凝结时间与不掺矿粉混凝土相比，具有一定的缓凝效果。初凝、终凝时间比基准混凝土推迟1～2h。冬季施工时，控制矿粉掺量和使用早强型减水剂。注意调整混凝土用水量：与高效减水剂复合使用时，具有辅助减水功能，所以在保证混凝土初始坍落度相同情况下，可以减水用水量。

（三）硅灰硅灰又称硅粉或硅烟灰，是从生产硅铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集到的颗粒极细的烟尘，色呈浅灰到深灰。硅灰的颗粒是微细的玻璃球体，部分粒子凝聚成片或球状的粒子。其平均粒径为0.1µｍ～0.2µｍ，是水泥颗粒粒径的1/50～1/100，比表面积高达2.0×104m2/kg。其主要成分是SiO2（占90％以上），它的活性要比水泥高1～3倍。以10％硅灰等量取代水泥，混凝土强度可提高25％以上。1、硅灰的化学成分

硅粉的火山灰活性指标高达110%，这与其化学成分有关。硅粉的SiO2含量很高，在80%以上，这种SiO2是非晶态、无定形的，易溶于碱溶液中，在早期即可与CH反应，可以提高混凝土的早期强度。生成的水化硅酸钙凝胶钙硅比小，组织结构致密。2、硅灰的特性硅灰可以提高混凝土的早期和后期强度，但自干燥收缩大，且不利于降低混凝土温升。因此，复掺时，可充分发挥他们的各自优点，取长补短。例如，可复掺粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期强度，用优质粉煤灰降低混凝土需水量和自干燥收缩，在加之颗粒的填充作用，使混凝土更密实。

由于硅灰具有高比表面积，因而其需水量很大，将其作为混凝土掺合料，须配以减水剂，方可保证混凝土的和易性。硅粉混凝土的特点是特别早强和耐磨，很容易获得早强，而且耐磨性优良。硅粉使用时掺量较少，一般为胶凝材料总重的5％～10％，且不高于15％，通常与其它矿物掺合料复合使用。在我国，因其产量低，目前价格很高，处于价格考虑，一般混凝土强度低于80MPa时，都不考虑掺加硅粉。存在问题1、掺矿物掺合料混凝土的早期开裂问题收缩时开裂的主要原因。降温收缩、干缩、自收缩等。大量的细掺合料与高性能减水剂使用，加剧混凝土的塑性收缩，开裂。必须对掺入大比例掺合料的混凝土加强早强养护，初凝后立即覆盖，并注意二次抹面。2、矿物掺合料混凝土在较大水胶比时的碳化问题大掺量会使混凝土早期强度明显下降。粉煤灰在混凝土中，14d以前基本上不参与水化，使水灰比增大，造成早强孔隙率大。一再加快的施工速度使混凝土普遍得不到充分养护，早强孔隙率较大。所以粉煤灰混凝土实际的碳化深度较大。GB/T50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》规定，在一般干湿交替的环境，在水胶比较大时，控制粉煤灰的掺量。水胶比在0.50时，粉煤灰掺量在20%以内；水胶比在0.40时，粉煤灰掺量在30%以内。对于掺粉煤灰的混凝土，尽管前提是必须降低水胶比，但实际工程中混凝土湿养护龄期一般不会超过7d，大掺量粉煤灰混凝土因为孔隙率较大而碳化深度较大。为控制碳化，必须增加湿养护。3、实验室试验与工程现场间的关系和差异混凝土的开裂在很大程度上取决于试件尺寸、养护经过和环境条件。实验室模拟现场存在困难（试件小，构件大；试件变形只有，构件变形受约束；试件制作与养护条件固定，构件工作环境多变；试验条件认为设置，现场情况随即变化）六、超细粉在混凝土中的功能和机理填充效应流化效应增强效应耐久性效应（1）超细粉的填充效应图2粒子组合与空隙率的变化

（2）超细粉的流化效应

水胶比29%，外掺萘系高效减水剂NF0.9%，测定净浆流动性水泥：超细粉超细粉品种100：095：590：1080：2070：30100%超细粉*不掺NF掺NFNZ（7000cm2/g）/255242不流动不流动不流动不流动BFS（6820cm2/g）/26026527028080285PS（6800cm2/g）/26527027528585280NZ-SF/250260170不流动NZ-BFS（7000cm2/g）/265258246215水泥（2800cm2/g）240////图3高效减水剂固定掺量（0.9%）超细粉掺量对浆体流动性的影响不同减水剂掺量下的净浆流动度

NO.胶结材料的组成（%）高效减水剂掺量（%）0.40.50.60.70.81水泥1001291381551902352水泥80，矿渣201251361852302653水泥80，磷渣201321702152502704水泥80，沸石20//130195237图4双重的双电层作用水泥易于分散

图5胶凝材料的分散状态（3）超细粉的强度效应NO.W/B单方混凝土材料用量（Kg/m3）水泥水超细粉砂碎石高效减水剂10.42400168/8001000820.4234016860MK80010008.830.4234016860SF800100010NO.混凝土拌合物性能抗压强度（MPa）3d7d28d1坍落度19cm，泌水，板结20.1（100%）35.3（100%）37.4（100%）2坍落度16cm，稍泌水，无板结28.5（142%）47.7（135%）61.1（163%）3坍落度5cm，无泌水，板结26.4（131%）42.3（120%）52.4（140%）（4）超细粉的耐久性效应

含MK（偏高岭土超细粉)15%的混凝土56d导电量，比基准混凝土明显下降，约为基准混凝土导电量一半左右。说明掺入超细粉混凝土耐久性提高。

W/B（%）代号ASTMC12026h总导电量（库伦）28d56d30纯水泥17511284MK（15%）87471740纯水泥26602193MK（15%）1500123450纯水泥32962700MK（15%）19501450以往在高性能混凝土研究中忽略了材料颗粒级配、粒度分布的问题，特别是粉体材料的粒度分布未引起足够的重视。这样配制的混凝土中除了部分水泥和矿物掺合料参与水化反应形成水化产物外，实际上大量的水泥和掺合料在混凝土中起到的只是填料作用，而且由于其颗粒粒度分布不合理，其填充效率低下，所形成的混凝土内部结构空隙率较大。研究表明，高性能混凝土需要微细填料！

由于水泥和某些矿物掺合料实际上不适合做这种微细填料，首先它们不适合磨到超细，原因是超高细度的水泥和矿物掺合料会引起水化反应加剧、凝结硬化过快、混凝土温升提高、显著增大混凝土收缩而引起开裂等一系列问题；其次这些材料难以粉磨到超细。因此，高性能混凝土需要具有低反应活性的易于加工的超细填料！七、关于超细石灰石粉超细石灰石粉是以生产石灰石碎石和机制砂时产生的细砂和石屑为原料，通过进一步粉磨制成的粒径不大于10μm

的细粉，在混凝土中具有良好的减水和填充效应。大量研究（如石灰石粉对水泥水化的种种物理化学作用，CaCO3与水泥水化产物反应生产的新生水化相等）表明石灰石不完全是一种惰性混合材料。后期可以生成三碳水化铝酸钙和单碳水化铝酸钙。超细石灰石粉的研究与应用国外对超细石灰石粉的研究、开发和利用比较早,德国开发生产了石灰石粉掺量从6%～20%的石灰石硅酸盐水泥。在日本,从20世纪末开始,超细石灰石粉已广泛应用于配制高流动性混凝土和高性能喷射混凝土。美国ACI212.1R-81《AdmixturesforConcreteandGuideforUseofAdmixturesinConcrete》中指出，石灰石粉可以作为混凝土的矿物掺合料。MixC*FA*GL**TotalBinderAggregate(MaxSize18mm)kg/m2Water(kg/m3)Admixture(%bytotalbinder)W/CWC+FAWC+FA+GL(kg/m3)VMASuper-plasticizerA152—38153317881530.0381.141.011.010.29B1535131952317921540.0391.301.010.760.30C15110125450617771520.0401.661.010.610.30D15115119249417781520.0412.041.010.510.31*C=PortlandCement;FA=FlyAsh;GL=GroundLimestone;TotalBinder=C+FA+GLMarioCollepardi关于自密实混凝土的研究中使用石灰石粉在国外石灰石粉用于大型工程的实例

跨度为960+1990+960m的三跨度组成的世界跨度最大的日本明石海峡吊桥的桥墩、缆索锚固结构体的高流动性混凝土，块体混凝土的配比中每m3混凝土中水泥的用量为260kg，石灰石粉的掺量为150kg，用水量为145kg

。在国外石灰石粉用于大型工程的实例法国的西瓦克斯核电站Ⅱ号反应堆C50高性能混凝土的配合比中使用了CPJ5细掺料水泥，含有9%的石灰石粉。而每m3混凝土中水泥用量为266kg，石灰石粉掺量为114kg，硅灰掺量为40kg，水胶比为0.38，坍落度为18-23㎝，28天抗压强度为67MPa，绝热温升为30℃，其它指标均符合要求。石灰石超细粉对中低强度等级混凝土性能的影响相同单位用水量时混凝土坍落度的变化超细石灰石粉混凝土的工作性半小时胶砂流动度损失编号初始流动度半小时流动度流动度损失LS016011050LS1525518867LS2026520065LS2528021367从上表可知，掺有超细石灰石粉的砂浆初始流动度明显高于基准组，但半小时流动度损失略高于基准组。通过净浆黏度试验发现，掺有20%超细石灰石粉的净浆黏度，仅为不掺的三分之二注：表中单位均为毫米相同坍落度时混凝土单位体积用水量掺加超细石灰石粉高强混凝土达到相同坍落度时对外加剂用量的影响外加剂用量（kg/m3）超细石灰石粉掺量(kg/m3)水胶比为0.27时，不同掺量的超细石灰石粉的混凝土外加剂用量从图可以看出，随着超细石灰石粉的掺量增加，外加剂的用量逐渐减低，在超细石灰石粉掺量为100kg/m3时，外加剂的用量减少了3.5kg/m3。

超细石灰石粉混凝土相同用水量下混凝土抗压强度编号LS(%)3d7d28d56dX1018.729.740.747.3X21518.925.237.742.1X32018.527.138.345.7X42519.128.638.244.3注：1、表中除LS外单位均为MPa2、单位体积用水量为140kg/m3超细石灰石粉混凝土相同坍落度不同用水量下抗压强度注：表中除水外强度数据单位均为MPa编号WLS3d7d28d56dX51600%16.720.629.038.6X615515%18.422.532.040.5X714520%20.524.935.042.3X814225%21.526.935.443.7超细石灰石粉混凝土力早期开裂性能相同坍落度不同水胶比下平板开裂试验结果编号LS（%）W/B裂缝数量（条）最大裂缝长度(cm)裂缝总长度(cm)X500.40221387.5X8250.3533.58.5注：统计面积为3600cm2；

X5混凝土不掺加超细石灰石粉，

X8混凝土掺加超细石灰石粉100Kg/m3。超细石灰石粉混凝土力早期开裂性能从试验结果可知，掺入超细石灰石粉可显著提高混凝土早期开裂性能超细石灰石粉混凝土抗碳化性能编号LS%W/B碳化深度mmX500.48.63X6150.3865.42X7200.3634.93X8250.3553.6在相同坍落度条件下，混凝土碳化深度随超细石灰石粉掺量的不断增加而降低超细石灰石粉对高强高性能混凝土力学性能影响（MPa）超细石灰石粉掺量(kg/m3)水胶比为0.27时，混凝土各龄期强度，掺加超细石灰石粉对混凝土3d、7d、28d、68d的各龄期强度没有影响，混凝土各龄期的强度相当。

水胶比为0.27时，不同掺量的超细石灰石粉拌制混凝土的不同龄期强度度强超细石灰石粉对高强

混凝土耐久性的影响

——抗碳化性能研究水胶比为0.29时，超细石灰石粉掺量分别为0，60kg/m3，80kg/m3，100kg/m3（顺序从左到右）混凝土的碳化深度。水胶比为0.27时，超细石灰石粉掺量分别为0，80kg/m3，100kg/m3（顺序从左到右）混凝土的碳化深度。掺加超细石灰石粉的混凝土，在不同水胶比下，碳化深度均为0。超细石灰石粉对高强

混凝土耐久性的影响

——抗氯离子渗透性能研究配合比M-EM-FM-GM-H氯离子扩散系数值×10-9(cm2/S)1.5523.6442.3842.789水胶比为0.29的混凝土扩散系数水胶比为0.27的混凝土扩散系数配合比M-IM-KM-L氯离子扩散系数值×10-9(cm2/S)2.3162.3351.982

本试验两种不同水胶比的七组配合比的混凝土的抗氯离子渗透能力都很强，氯离子扩散的系数值均在（1.0～5.0）×10-9(cm2/S)之内。要比普通混凝土低出一个数量级。超细石灰石粉对高强

混凝土耐久性的影响

——抗冻性能研究抗冻前抗冻250次后以上图片为，水胶比为0.27的混凝土配合比，试块到目前250次冻融循环后依然基本完好。超细石灰石粉对高强高性能

混凝土耐久性的影响

——抗硫酸盐侵蚀性能研究水胶比为0.27时，在5%浓度的MgSO4溶液中浸泡60天的混凝土试块水胶比为0.29时，在5%浓度的MgSO4溶液中浸泡60天的混凝土试块本试验两种不同水胶比的七组配合比的混凝土试块，在5%浓度的MgSO4溶液中浸泡60天，试块目前没有出现起皮、开裂现象。超细石灰石粉对高强混凝土孔结构的影响类型超细石灰石粉掺量0kg/m3超细石灰石粉掺量80kg/m3总进汞量总孔面积平均孔径(4V/A)松散密度0.52psia表观密度)孔隙率0.0650mL/g20.071m2/g13.0nm1.9308g/mL2.2081g/mL12.5574%0.0391mL/g8.235m2/g19.0nm1.9222g/mL2.0782g/mL7.5071%

水胶比为0.27时，超细石灰石粉掺量为0、80kg/m3时实验数据。

对于本配比的高强混凝土，当掺加超细石灰石粉后，孔结构得到了明显的改善，总进汞量由基准的0.0650mL/g降到0.0391mL/g；总孔面积由20.071m2/g降到8.235m2/g；最终使高强混凝土的空隙率由12.5574%降低7.5071%。

超细石灰石粉的掺加使高强混凝土更密实！相关分析超细石灰石粉对混凝土强度的影响机理石灰石粉在复合胶凝材料中的作用主要是填充效应、活性效应和加速效应。石灰石粉的填充效应使基体更为致密；这一点值得我们关注，清华大学覃维祖教授指出：对于混凝土的强度而言填充性是第一位的，因为首先我们要把孔隙填满。

相关分析超细石灰石粉对混凝土工作性的影响

致密且细小的碳酸钙颗粒表面在具有突出的减水能力的同时，可以显著地降低流体的黏度，从根本上说,这是由超细石灰石粉的化学成分与表面性质决定的,在此处具有决定意义的表面性质是表面能，CaCO3的表面能很低，仅为230×10-7J/cm2，这有利于颗粒的分散和填充，可能是超细石灰石粉具有减水和降低黏性作用的原因之一。关于硫酸盐侵蚀有国内外研究认为，石灰石粉混凝土在寒冷气候下（5-15℃）受硫酸盐侵蚀，生成硅灰石膏（Thaumasite）而破坏。当构件处于含硫酸盐的腐蚀环境（或者混凝土中含有反应剩余的石膏），有水的存在、温度低于15℃的条件，会生成没有胶凝性的thaumasite硅灰石膏（CaCO3•CaSiO3•CaSO4•15H2O），使混凝土软化。

初步的试验结论是低水胶比时没有出现破坏现象。同时，我们应该注意到在我国容易诱发硅灰石膏生成的自然环境除西部盐湖地区外并不多见。石灰石粉是胶凝材料还是微集料?实际上石灰石粉填充水泥颗粒空隙，从长龄期看参与水泥水化，和水化产物共同构成凝胶结构，所以从广义上考虑把石灰石粉作为胶凝材料应该更合适，由于石灰石粉的早期活性指标低于粉煤灰而把它排除在胶凝材料之外的做法不可取。第二部分工程实例工程实例1---大坝混凝土原材料质量要求与混凝土配合比525硅酸盐大坝水泥Ⅱ级粉煤灰ZB-1高效减水剂，掺入30%FA和0.012%引气剂时减水率达24.3%引气剂:AEA202骨料：正长岩机械破碎制成,粗骨料分4.8～19,19～38,38～76,76～152mm共4级;细骨料分0.074～1.2,1.2～4.8mm共2级大坝混凝土的抗压、抗折强度粉煤灰掺量30%的大坝混凝土，28d之后抗压强度增长幅度可达22.6--47.2%，抗折强度增长幅度可达29.8--47.7%。原材料质量控制严格骨料的颗粒级配对单位混凝土中胶凝材料的用量具有非常大的影响粉煤灰混凝土的强度在28d之后仍会有较大幅度的增长并不是胶凝材料用量越高，混凝土的性能越好注意工程特性应用实例----C30泵送混凝土原材料质量要求PO42.5水泥，抗压富余系数>1.13，使用温度低于65℃；细度模数2.5－2.8的河砂，泥≤0.8%,泥块≤0.4%；最大粒径31.5mm连续级配花岗岩石子，粒径分布尽可能靠近中值偏粗，5~10mm颗粒含量<15%，针片状含量低于8％，要求清洗；I级低钙粉煤灰，烧失量≤2.0%；需水量比≤95%；聚羧酸高效减水剂，固含量大于24%；在掺量为1.2%时，初始坍落度为180~200mm，单位用水量不大于145kg/m3。混凝土配合比的确定采用I级FA1:1取代水泥，FA取代率分别为10、20、30、40%，实验强度如左下图随着粉煤灰掺量的增加，抗压强度呈下降趋势因强度富余系数较大，最终确定FA掺量为20—25%（根据季节变化适当调整）生产配合比及混凝土的性能28d—90d抗压强度增长率为14.2%骨料级配合理，可以较大幅度降低混凝土中胶凝材料的用量，并提高混凝土的工作性能、力学性能与耐久性，通过配合比试验，找出成粉煤灰对混凝土强度的影响规律，确定最佳掺量。实际生产过程中，应根据工程要求和材料的具体情况通过实验确定最佳配合比应用实例----C60隧道管片混凝土原材料质量要求52.5硅酸盐水泥，3d抗压>32MPa，28d抗压>60MPa，使用温度低于40℃。细度模数2.6—3.1的黄砂，泥含量≤0.8%,泥块含量≤0.4%5~10mm与10~25mm两个级配范围复配比例为35:65，针片状含量低于8％，含泥量小于0.5％，泥块含量小于0.3%。I级粉煤灰，烧失量≤2.0%，需水量比≤95%，28d活性指数≥0.80。活性指数为S95级磨细矿渣，比表面积350--500m2/kg，烧失量≤2.0%。聚羧酸高效减水剂，掺量为0.8%时减水率不小于20%，在混凝土中不会引入过多大气泡。矿物掺合料总取代率对混凝土抗压强度的影响矿物掺合料总取代量分别为27%、30%、35%、40%，SL:FA=1:1.5随着矿物掺合料取代量的增加，不同龄期的混凝土抗压强度呈下降趋势总取代量低于35%，混凝土28d抗压强度降低幅度很小生产配合比粉煤灰与矿粉复合掺加，可以增大掺合料的总掺量，同时有效避免单掺带来的不利影响。复合掺加有利于成本控制，有利于提高混凝土的早期强度、体积稳定性和耐久性。注意粉煤灰与矿粉的复掺比例与总掺量。5.4混凝土外加剂与掺合料5.4.1混凝土外加剂1.混凝土外加剂的定义和分类（1）混凝土外加剂的定义混凝土外加剂是指在混凝土拌合前或拌合时掺入的用以改善混凝土性能的物质。掺量一般不超过水泥质量的5％。混凝土外加剂的使用是混凝土技术的重大突破，外加剂已逐渐成为混凝土中必不可少的第五种组分。（2）混凝土外加剂的分类根据国标《混凝土外加剂定义、分类、命名与术语》(GB/T8075—2005)的规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类：①改善混凝土拌合物流动性能的外加剂，包括各种减水剂和泵送剂等。②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、促凝剂和速凝剂等。③改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等。④改善混凝土其他性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等。目前在工程中常用的外加剂主要有减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂等。5.4.1.减水剂减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少混凝土拌和水量的外加剂。（1）减水剂的作用原理常用减水剂均属表面活性剂，是由亲水基团和憎水基团两个部分组成。当水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子凝聚力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，包裹了一定的拌和水（游离水），从而降低了混凝土拌和物的和易性。图5.17水泥浆的絮凝结构如在水泥浆中加入适量的减水剂，由于减水剂的表面活性作用，致使憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同的电荷。在电斥力作用下，使水泥颗粒互相分开，絮凝结构解体，包裹的游离水被释放出来，从而有效地增加了混凝土拌和物的流动性。图5.18减水剂作用示意图当水泥颗粒表面吸附足够的减水剂后，使水泥颗粒表面形成一层稳