混凝土矿物外加剂介绍

混凝土矿物外加剂随着高性能混凝凝土在客运专专线工程的广广泛应用，矿矿物外加剂已已成为混凝土土中除水泥、砂砂、石、水和和外加剂以外外的不可或缺缺的第六组分分。矿物掺合料作用用的几种主要要形式:混凝土掺合料的的狭义定义是是不同于生产产水泥时与熟熟料一起磨细细的混合材料料的，它是指指在混凝土((或砂浆)搅拌前或在在搅拌过程中中，与混凝土土(或砂浆)的其他组分分一样，直接接加入的一种种外掺料。掺合料按其性质质可分为两类类，即活性掺掺合料(或称水硬性性掺合料)和非活性掺掺合料(或称非水硬硬性掺合料))。非活性矿物物掺合料一般般与水泥组分分不起化学作作用，或化学学作用很小，如如磨细石英砂砂、石灰石、硬硬矿渣之类材材料。活性矿矿物掺合料虽虽然本身不硬硬化或硬化速速度很慢，但但能与水泥水水化生成的ＣＣa(OH)２，生成具具有水硬性的的胶凝材料。用于混凝土中的掺合料绝大多是具有一定活性的固体工业废渣，如粉煤灰、硅灰、磨细矿渣、磨细石灰石等，其中粉煤灰是目前用量最大，使用范围最广的一种掺合料。如配制混凝土掺用粉煤灰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的和易性、保水性、可泵性及抹面性等性能，同时可降低混凝土的水化热、提高混凝土的抗化学侵蚀、抗渗性能、抑制碱一集料反应等耐久性；掺用硅灰．其作用与粉煤灰有相似之处，可改善混凝土拌合物的和易性、降低水化热、提高混凝土的抗侵蚀、抗冻、抗渗性、抑制碱一集料反应。掺用掺合料对混混凝土体系所所起到的作用用具体主要体体现在三大作作用上：(1).火山灰灰作用矿物掺合料，一一般都含有活活性的SiOO2和活性的All2O3成分，这些些成分在水泥泥的水化产物物Ca(OHH)2的碱性激发发下与之产生生二次水化产产物CSH等具有有胶凝性的物物质．这种作作用除与掺合合料的化学成成分。结构形形态有关外。还还与掺合料的的颗粒细度有有关(2).密实填填充作用掺合料的掺入，通通过改善体系系级配起到填填充作用，它它使混凝土增增加了结构密密实性。对初初期水化反应应的缓冲作用用也使水化物物生长更充分分，结构更加加密实，可以以减少一些结结构缺陷，防防止了泌水、离离析，改善了了可泵性。(3).缓凝减减水作用由于掺合料取代代了部分水泥泥后，这些小小颗粒填充在在水泥颗粒间间的空隙中，使使胶凝材料具具有更适于流流动性能的级级配体系，这这在一定程度度上起到了降降低标准稠度度下的用水量量作用，在保保持相同用水水量情况下又又可以增加流流动度。实际际上起到了一一种矿物减水水的作用。同同时对混凝土土后续的一系系列物理力学学性能的影响响也因此而产产生。1.矿物外加剂剂的种类矿物外加剂分为为活性矿物外外加剂和非活活性矿物外加加剂两类。常用活性矿物外外加剂有：粉粉煤灰、粒化化高炉矿渣粉粉、沸石粉、硅硅粉等活性矿矿物细掺料，下下面分别阐述述一下：★粉煤灰粉煤灰是由燃烧烧煤粉的锅炉炉烟气中收集集到的细粉末末，其颗粒多多呈球形，表表面光滑。主主要活性成分分是SiO2、Al2O3，含量越多，活活性越高。粉煤灰按CaOO含量的多少少分为高钙粉粉煤灰和低钙钙粉煤灰，由由褐煤燃烧形形成的粉煤灰灰，其氧化钙钙含量较高(一般CaO>110％)，呈褐黄色色，称为高钙钙粉煤灰，它它具有一定的的水硬性；由由烟煤和无烟烟煤燃烧形成成的粉煤灰，其其氧化钙含量量很低(一般CaO<110％)呈灰色或深深灰色，称为为低钙粉煤灰灰，一般具有有火山灰活性性。低钙粉煤灰来源源比较广泛，是是当前国内外外用量最大、使使用范围最广广的混凝土掺掺合料。用其其做掺合料有有两方面的效效果：A．节约水泥：：一般可节约水泥泥10％～15％，有显著著的经济效益益。B．改善和提高高混凝土的下下述技术性能能(1)改善混凝凝土拌和物的的和易性、可可泵性和抹面面性；(2)降低了混混凝土水化热热，是大体积积混凝土的主主要掺合料；；(3)提高混凝凝土抗硫酸盐盐性能；(4)提高混凝凝土抗渗性；；(5)抑制碱骨骨料反应。国家标准《用于于水泥和混凝凝土中的粉煤煤灰》(GB/TTl596))将粉煤灰分分为三个等级级。用于混凝土的粉粉煤灰通常是是I级灰，质量量较好的II级灰也可用用，有两项指指标要引起注注意，一是需需水量比应＜＜100%,因它影响流流动度和早期期收缩，二是是烧矢量最好好＜3%,因为烧矢量量大意味着含含碳量高，含含碳量高吸水水率就大，强强度低且易风风化。对早期期混凝土更加加敏感，因此此要严加控制制，只要含碳碳量低，细度度不必苛求，达达不到要求时时，可通过粉粉磨提高。配制泵送混凝土土、大体积混混凝土、抗渗渗结构混凝土土、抗硫酸盐盐和抗软水侵侵蚀混凝土、蒸蒸养混凝土、轻轻骨料混凝土土、地下工程程和水下工程程混凝土、压压浆和碾压混混凝土等，均均可掺用粉煤煤灰。粉煤灰用于混凝凝土工程，常常根据等级，按按《粉煤灰混混凝土应用技技术规范》(GBJll46—90)规定：(1)I级粉煤煤灰适用于钢钢筋混凝土和和跨度小于6m的预应力钢钢筋混凝土；；(2)Ⅱ级粉煤煤灰适用于钢钢筋混凝土和和无钢筋混凝凝土；(3)Ⅲ级粉煤煤灰主要用于于无筋混凝土土。对强度等等级要求等于于或大于Ｃ30的无筋粉煤煤灰混凝土，宜宜采用I、Ⅱ级粉煤灰；；(4)用于预应应力钢筋混凝凝土、钢筋混混凝土及强度度等级要求等等于或大于ＣＣ30的无筋混凝凝土的粉煤灰灰等级，经试试验论证，可可采用比上述述规定低一级级的粉煤灰。粉煤灰在各种混混凝土中取代代水泥的最大大限量(以重量计)应符合表4.2.1的规定。表4.2.1粉煤灰取代代水泥的最大大限量混凝土种类粉煤灰取代水泥泥的最大限量量硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥泥矿渣硅酸盐水泥泥火山灰质硅酸盐盐水泥预应力钢筋混凝凝土251510～钢筋混凝土30252015高强混凝土高抗冻融性混凝凝土蒸养混凝土中、低强度混凝凝土50403020泵送混凝土大体积混凝土水下混凝土地下混凝土压浆碾压混凝土65554535高钙粉煤灰由于于其来源不及及低钙粉煤灰灰广泛，有关关其品质指标标及应用技术术规范尚不很很完善，目前前，仍在研究究制定之中。★硅灰硅灰又称硅粉或或硅烟灰，是是从生产硅铁铁合金或硅钢钢等所排放的的烟气中收集集到的颗粒极极细的烟尘，色色呈浅灰到深深灰。主要成成分是SiO2,含量为86%～95%，是无定形形物质，活性性极高。容重重250～300㎏/m3，密度2.2，空隙率高高达90%以上，为细细小的玻璃球球体，其平均均粒径为0．1～0.2μm，是水泥颗颗粒粒径的1／50～1／100，比表面积积为18～22m2／g，水泥的20～30倍，需水量量比高达134%，硅粉取代代水泥每增加加1%（约5㎏），需水水量增加7㎏，减水剂剂增加0.05%，硅灰有很很高的火山灰灰活性，可配配制高强、超超高强混凝土土，其掺量一一般为水泥用用量的5％～10％，在配制制超强混凝土土时，掺量可可达20％～30％。由于硅灰具有高高比表面积，因因而其需水量量很大，将其其作为混凝土土掺合料须配配以减水剂方方可保证混凝凝土的和易性性。硅灰用作混凝土土掺合料有以以下几方面效效果：(1)提高混凝凝土强度，配配制高强超高高强混凝土。普普通硅酸盐水水泥水化后生生成的Ca(OHH)２约占体积积的29％，硅灰能能与该部分Ca(OHH)２反应生成成水化硅酸钙钙，均匀分布布于水泥颗粒粒之间，形成成密实的结构构。掺入水泥泥质量5％～10％的硅灰就就可配制出抗抗压强度达100MPPa以上的超高高强混凝土。(2)改善混凝凝土的孔结构构，提高混凝凝土抗渗性、抗抗冻性及抗腐腐蚀性。掺入入硅灰的混凝凝土，其总孔孔隙率虽变化化不大，但其其毛细孔会相相应变小，大大于0.1μm的大孔几乎乎不存在。因因而掺入硅灰灰的混凝土抗抗渗性明显提提高，抗冻标标号及抗硫酸酸盐腐蚀性也也相应提高。(3)抑制碱骨骨料反应。★沸石粉沸石粉是天然的的沸石岩磨细细而成的。沸沸石岩是一种种经天然煅烧烧后的火山灰灰质铝硅酸盐盐矿物。会有有一定量活性性二氧化硅和和三氧化铝，能能与水泥水化化析出的氢氧氧化钙作用，生生成胶凝物质质。沸石粉具具有很大的内内表面积和开开放性结构，其其细度为0．08mm筛筛余<5％，平均粒粒径为5．O～6．5μm。颜色为白白色。沸石岩系有300多个品种，用用作混凝土掺掺合料的主要要为斜发灰沸沸石和丝光沸沸石。沸石粉的适宜掺掺量依所需达达到的目的而而定，配制高高强混凝土时时的掺量为10％～15％，以高标标号水泥配制制低强度等级级混凝土时掺掺量可达40％～50％，置换水水泥30％～40％；配制普普通混凝土时时掺量为10％～27％，可置换换水泥10％～20％。沸石粉用作混凝凝土掺合料主主要有以下几几方面效果：：(1)提高混凝凝土强度，配配制高强混凝凝土。用52.5普通通硅酸盐水泥泥，以等量取取代法掺入10％～15％的沸石粉粉，再加入适适量的高效减减水剂，可以以配制出抗压压强度为70MPa的高强混凝凝土，即使用用42.5号矿渣硅酸酸盐水泥，掺掺入10％～15％的沸石粉粉也能配制出出抗压强度超超过50MPa的高强混凝凝土。(2)改善混凝凝土和易性，配配制流态混凝凝土及泵送混混凝土。沸石粉与其他矿矿物掺合料一一样，也具有有改善混凝土土和易性及可可泵性的功能能。例如：以以90kg沸石粉取代代等量水泥配配制坍落度16～20cm的泵送混凝凝土，未发现现离析现象及及管路堵塞现现象，同时还还节约了20％的水泥。★火山灰质掺合合料1．煅煅烧煤矸石煤矸石是煤矿开开采或洗煤过过程中所排除除的夹杂物。我我国煤矿排出出的煤矸石约约占原煤产量量的10％～20％，数量较较大。所谓煤煤矸石实际上上并非单一的的岩石而是含含碳物和岩石石(砾岩、砂岩岩、页岩和粘粘土)的混合物，是是一种碳质岩岩，其灰分超超过40％，发热量量在4．19×8．37×1003J／kg左右。煤矸矸石的成分，随随着煤层地质质年代的不同同而波动，其其主要成分为为SiO２和A120，其次是Fe２O３及少量CaO、MgO等。将煤矸石经过高高温煅烧，使使所含粘土矿矿物脱水分解解，并除去炭炭分，烧掉有有害杂质，就就可使其具有有较好的活性性，是一种可可以很好利用用的火山灰质质掺合料。2．浮浮石、火山渣渣浮石、火山渣都都是火山喷出出的轻质多孔孔岩石，具有有发达的气孔孔结构。两者者以表观密度度大小区分，密密度小于1g／cm３者为浮石，大大于1g／cm３的为火山渣渣。从外观颜颜色区分，白白色至灰白色色者为浮石；；灰褐色至红红褐色者为火火山灰。浮石、火山渣的的主要化学成成分为Fe２O３和Al２O３，并且多呈呈玻璃体结构构状态。在碱碱性激发条件件下可获得水水硬性，是理理想的混凝土土掺合料。浮浮石、火山渣渣作为混凝土土掺合料需磨磨细，其品质质要求可参照照国家标准《用用于水泥中的的火山灰质混混合材料》(GB28847—81)的规定执行。其其主要品质要要求如下：(1)烧失量：：人工火山灰灰掺合料的烧烧失量不得超超过10％。(2)三氧化硫硫含量：不得得超过3％。(3)火山灰试试验：必须合合格。(4)水泥胶砂砂28d抗压强度比比：不得低于于62％。★超细微粒矿物物质掺合料硅灰是理想的超超细微粒矿质质混合材，但但其资源有限限，因此多采采用超细粉磨磨的高炉矿渣渣、粉煤灰或或沸石粉等作作为超细微粒粒混合材，配配制高强、超超高强混凝土土。在国外不不少水泥厂在在生产水泥的的旧时。还配配套生产系列列的特殊混合合材，以满足足配制不同性性能要求的高高性能混凝土土的需求。超超细微粒混合合材的比表面面积一般>50000m２／kg，可等量替替代水泥15％～50％。超细微粒混合材材的材料组成成不同，其作作用效果有所所不同，一般般具有以下几几方面效果：：(1)显著改善善混凝土的力力学性能，可可配制出C100以上的超高高强混凝土；；(2)显著改善善混凝土的耐耐久性，所配配制的混凝土土收缩大大减减小，抗冻、抗抗渗性能提高高。(3)改善混凝凝土的流变性性，可配制出出大流动性且且不离析的泵泵送混凝土。一般超细微粒混混合材的生产产成本低于水水泥，使用这这种混合材有有显著的经