第四章 混凝土1 建筑材料2011.ppt

4.5 混凝土的掺合料 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。 有活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料两类。 4.5.1 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。 粉煤灰的分类： 收集：静电收尘灰（粒细，质量好）、机械 收尘灰 再加工：磨细灰、风选灰、原状灰 按所燃烧煤的品种不同，粉煤灰分为F类和C类两种： F类粉煤灰：燃烧无烟煤或烟煤的烟道中收集的灰，一般含氧化钙较少； C类粉煤灰：燃烧褐煤或次烟煤的灰，其氧化钙含量一般大于10%。 粉煤灰的质量分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 级。 粉煤灰的质量要求： （一）粉煤灰物理性质 ※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。 ※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%。 （二）粉煤灰化学成分 （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。 （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将其视为有害成分，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%。 （三）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。 （四）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。 4.5.2 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。 4.5.3 矿渣粉（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。 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。 4.5.3 其他掺合料 除了上述几种掺合料外，可以用作混凝土掺合料的还有天然火山灰质材料和某些工业副产品，如火山灰、凝灰岩、钢渣、磷矿渣、猛矿渣等。