【正文】 和質(zhì)量指標(biāo) M M1 堿性礦渣 、 M=1 中性礦渣 、 M1 酸性礦渣 。 我國高爐渣大部分接近中性礦渣（ Mo=～ ），高堿性及酸性高爐渣數(shù)量較少。 K k 為高活性礦渣、 k=～ 是中活性礦渣、 k 為低活性礦渣。 礦渣粉各齡期的活性指數(shù)按式（ A1）、式（ A2）計算，計算結(jié)果取整數(shù)。 A7=R7／ R07l00………………………………… （ A1） 式中： A7——7d 活性指數(shù)，％； R07——對比樣品 7d 抗壓強度， MPa； R7——試驗樣品 7d 抗壓強度， MPa。 A28=R28／ R028l00………………………………… （ A2） 式中： A28——28d 活性指數(shù)，％； R028——對比樣品 28d 抗壓強度， MPa； R28—— 試 驗樣品 28d 抗壓強度， MPa。 標(biāo)準(zhǔn)： 《高強高性能混凝土用礦物外加劑》（ GB/T 18736—2020）對礦粉的質(zhì)量指標(biāo)作了適當(dāng)完善 。 礦粉 按比表面積、活性指數(shù)和流動度比分為 S10 S9 S75 三個等級。 礦粉的作用機理 322 OAlSi OM gOC aOM O ???堿性率M nOSi O OAlM gOC aOk ? ??? 2 32 10 膠凝效應(yīng)產(chǎn)生過程包括誘導(dǎo)激活 、 表面微晶化 、 界面耦合 。 礦粉的最可幾粒徑在 10181。m 左右；單獨粉磨的礦粉表面粗糙度小于水泥顆粒。 礦粉對混凝土性能的影響 不具有 減水作用，摻減水劑后摻比不摻的流動性好，減少塌落度損失。（圖 ) 礦粉級別的影響 .圖 ()。 養(yǎng)護溫度的影響 .(圖 )。 提高耐久性 ,特別是抗硫酸鹽的能力強 . 降低水化熱的能力見圖 、 。 11 （ 1）自收縮 比表面積小于 400m2/kg，自收減少，大于 500m2/kg，自收縮增大，見 圖 213。 （ 2）早縮和總 干縮 隨摻量的提高，減少早縮和總縮，見圖 214。 （ 3）抗裂性 早縮減少，提高抗裂性。 礦粉的工程應(yīng)用 。 (耐腐 )。 (耐熱 )。 、水渠工程（抗裂） 。 硅 灰 硅灰的主要質(zhì)量指標(biāo) 1947 年：在挪威首次進行硅灰收塵。 1951 年：開始進行混凝土應(yīng)用試驗， 1952 年硅灰混凝土第一次在工程中應(yīng)用 (奧斯陸 BERNHARDT 隧道 )。 70 年代：硅灰引起世界范圍內(nèi)廣泛興趣。 挪威率先頒布硅灰 在混合水泥與 混凝土中應(yīng)用的國家標(biāo)準(zhǔn)。 12 80年代：挪威首先將硅灰用于噴射混凝土，并很快成為噴射混凝土的標(biāo)準(zhǔn)組分。高強 泵送混凝土 (80～ 130MPa)、高抗沖磨混凝土在美國成功應(yīng)用。 90 年代：成為廣泛使用的火山灰質(zhì)混合材，改善新拌與硬化混凝土的性能。世界范圍的年用量達 10 萬噸以上。 歐、美混凝土學(xué)會編制有關(guān)硅灰在混凝土中應(yīng)用指南，挪威、法國、澳大利亞、加拿大、美國、日本、中國等均有硅灰產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)。 硅灰粉是硅合金與硅鐵合金制造過程中高純石英、焦炭和木屑還原產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是從電弧爐煙 氣中收集到的無定型二氧化硅含量很高的微細球形顆粒。硅粉一般含有 90%以上的 SiO2，且大部分為無定型二氧化硅。 （ 1）物理特性 硅灰顏色在淺灰色與深灰色之間。 密度為 2. 2g/cm3 左右 。 細度 ： 硅灰顆粒大多數(shù)的粒徑小于 1μｍ ,平均粒徑 m 左右，僅是水泥顆粒平均直徑的 1/ 100。硅灰的比表面積介于 15000～ 25000m2/kg。 顆粒形狀 ： 硅粉在冷凝時的氣、液、回相變的過程中受表面張力的作用，形成呈大小不一的圓球狀，且表面較為光滑，有些可能是兩個或多個圓球粒粘凝在一起的。 硅灰的 物理性質(zhì)決定了硅灰具有高度的分散性，充分地填充能力。 礦相結(jié)構(gòu) ： 冷凝形成硅粉的過程極為迅速，所以 SiO2 還來不及形成晶體，其礦物屬于無定礦物。用 X 衍射分析表明，硅粉的 X 衍射圖諳顯示為典型的玻璃態(tài)特征的彌散峰。 其它性能 耐火度（ SiO2＞ 90%時） 1630℃ 堆密度 200250kg/ m3 pH 值 比電阻（常溫下） 1014Ω .cm (2)化學(xué)特性 我國遵義、西寧、唐山等地硅粉的化學(xué)成分見表 23 表 23 我國部分地區(qū)硅粉的化學(xué)成分 成分 SiO2（％） Al2O3（％） Fe2O3（％） CaO（％） MgO（％） C（％） R2O（％） 燒失量％ 遵義 西寧 唐山 13 由表 23 可知，硅灰的主要化學(xué) 成分為非晶態(tài)的無定型二氧化硅 (SiO2)，一般占 90%以上（通常用于高性能混凝土中的硅灰的 SiO2 最低要求含量是 85％）。 高細度的無定型 SiO2 具有較高的火山灰活性。 其次是因為硅粉的微集料特性，它不僅自身可以填充硬化水泥漿體中的有害孔，其二次水化產(chǎn)物也可以填充硬化水泥漿體中的有害孔，從而改善硬化水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)。 硅灰質(zhì)量指標(biāo) 見 表 21。 硅灰對混凝土性能的影響 因比表面積大需水量也大 。 提高強度機理 ： 填充效應(yīng) 、 火 山灰效應(yīng) 、 孔隙溶液化學(xué)效應(yīng) 。 孔隙溶液化學(xué)效應(yīng) 在水泥－硅灰水化體系中，硅灰與水泥的比率增加則水化產(chǎn)物的 Ca/Si 比降低。Ca/Si 比低，相應(yīng)的 CSH 凝膠就會結(jié)合較多的其它離子，如鋁和堿金屬離子等。這樣就會使孔隙溶液的堿金屬離子濃度大幅度降低。 硅粉混凝土抗壓強度比普通混凝土可以提高 20～ 80% ，其它力學(xué)性能如抗折強度、抗拉強度也都有很大提高。抗壓強度可達 250MPa 。 抗凍性 當(dāng)硅粉摻量少時，與普通混凝土基本相同， 當(dāng)硅粉摻量超過 15%時，它的抗凍性較差。 原因 是當(dāng)硅粉超過 15%時，混凝土膨脹量增大，抗壓強度急劇下降，從混凝土內(nèi)部方面特征看，比表面積小，間距系數(shù)大。 抗?jié)B性 由于硅粉顆粒小，比水泥顆粒小 20～ 100 倍，可以充填到水泥顆粒中間的空隙中 ,使混凝土密實，同時硅粉的二次水化作用，新的生成物堵塞混凝土中滲透通道，故硅粉混凝土的抗?jié)B能力很強， 抗化學(xué)侵蝕性 在混凝土中摻入硅粉，有效提高弱酸腐蝕能力 。 在強酸或高深度的弱酸中因混凝土中的CSH 在酸中分解，抗腐蝕性降低。能抗鹽類腐蝕，尤其是對氯鹽及硫酸鹽類 ， 原因是硅粉混凝土較密實，孔結(jié)構(gòu)得到改善，從而減少了有 害離子傳遞速度及減少了可溶性的 Ca(OH)2 和鈣礬石的生成，而增加水化硅酸鈣晶體的結(jié)果。 抗堿集料反應(yīng) 增加硅灰取代水泥的比率，減少水泥漿孔隙液中堿離子的濃度。硅粉粒子提高水泥膠結(jié)材料的密實性，減少了水分通過漿體的運動速度，使得堿集料膨脹反應(yīng)所需的水分減少，減少了堿集料反應(yīng)的危險。 抗鋼筋銹蝕的能力 混凝土高堿性給普通鋼筋混凝土中的鋼筋提供了形成鈍化膜的條件，一旦鈍化膜破壞，鋼筋就會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，腐蝕速度取決于水分以及氧氣進入混凝土的速度。硅灰還可提高 HPC 的電阻率和大幅度降低 Cl－的滲透速率，防止鋼 筋銹蝕。硅粉改善電阻率是隨著硅粉含量的增加而增加。 抗磨蝕性 水工結(jié)構(gòu)中的高速水流泄水建筑物護面材料具有高抗沖磨與抗空蝕要求。在混凝土中加入硅 14 粉可以改善混凝土的抗磨蝕性。加入硅粉改善了混凝土的抗磨蝕性是由于改善了漿體自身的抗磨性和硬度，以及改善水泥漿骨料界面的粘結(jié)，從而使粗骨料在受到磨損作用時難以被沖蝕。 硅灰 摻量超過 10%時， 有嚴重增大混凝土收縮的趨勢 ，收縮增大的同時，抗裂性能也快速下降。 用途 A. 建造高層大廈 。 、抗?jié)B漏工程 處。 1986 年我國已將硅砂漿應(yīng)用于葛洲壩水閘的修補和 20203000m3 蓄水池的防滲 。 我國上海用高強度預(yù)制件建造上海黃埔江越江隧道工程。 、氯酸鹽、鋼筋防銹和提高耐久性工程處 19761978 年瑞典建造了受海浪沖擊的碼頭工程；我國在沿海建造了水下采油平臺。 、抗凍、防腐等工程。 硅粉在混凝土中摻量太少，對混凝土性能改善不大，但是摻量太多，則混凝土太粘，不易施工，且干縮變形大，抗凍性差，因此，摻硅粉時，應(yīng)找出最優(yōu)摻量才能獲得最佳結(jié)果。一般情況 下，摻量在 10％以內(nèi)效果較為滿意。值得注意的是硅粉價格較高，在確定硅粉的最佳摻量時，也要考慮技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。 天然沸石 沸石巖及沸石粉的特性 沸石族礦物是一種富含水的 K、 Na、 Ca、 Ba 的鋁硅酸鹽。形成沸石族礦物的先決條件，必須有富含足夠水份的堿和堿土金屬的鋁硅酸鹽等成礦物質(zhì)。 沸石的結(jié)構(gòu)：沸石的特殊物理性質(zhì)取決于沸石的晶格結(jié)構(gòu)，沸石由［ SiO2］和 [Al2O3]四面體單元交錯排列成空間網(wǎng)絡(luò)。由于晶體結(jié)構(gòu)的開放性，沸石含有許多大小不均勻的孔道和空腔。由于四面體中鋁置換 硅電價不平衡而導(dǎo)致的補償正電荷的需要，這些孔道和空腔中常被堿金屬或堿土金屬離子和沸石水分子所占據(jù)。 天然沸石化具有離子交換 的性能，內(nèi)比表面積很大性能，自由脫附沸石水的性能，載氣的性能等等。 離子交換性是沸石巖重要性質(zhì)之一。在沸石晶格中的空腔（孔穴）中 K、 Na、 Ca 等陽離子和水分子與格架結(jié)合得不緊，極易與其周圍水溶液里的陽離子發(fā)生交換作用，交換后的沸石晶格結(jié)構(gòu)也不被破壞。 A+ Z + B+ Z = B+ Z 式中： Z ———沸石的陽離子格架 。 A+ ———交換前沸石中含有的陽離子 。 B+ ———水溶液中的金屬陽離子。 吸附性能：沸石具有很大的比表面積（ 5001000 米 2/克）因而能產(chǎn)生較大的擴散力，故可用作出色的吸 15 附劑。沸石晶格內(nèi)部有很多大小均一的孔穴和通道，孔穴之間通過開口的通道彼此相連，并與外界溝通。孔穴和通道的體積占沸石晶體體積的 50%以上，其中存在許多脫附自由的沸石水。沸石水的多少，可隨外界的溫度和濕度變化而變化。 改性作用 ： 利用天然沸石粉，可以有效地解決水泥的安定性不良；利用沸石粉通過離子交換，可以抑制堿－骨料反應(yīng)；通過脫除沸石中的自由水，沸石粉作為載氣體可以配制多孔混凝土 ；在低水灰比的混凝土中，摻入部分超細沸石粉代替相應(yīng)的水泥，可獲得高強度、高性能混凝土。 沸石粉的質(zhì)量指標(biāo) 見表 21。 沸石粉對混凝土性能的改進 流動性下降 ,塌落度損失 早強低，晚強 提 高。 見圖 216. 可有效的抑制堿骨料反應(yīng) 可有效的 提高抗碳化的性能，對鋼筋銹蝕的影響并不突出。 2. 5 偏高嶺土 高嶺土 偏高嶺土 白色粉末 偏高嶺土對混凝土和易性的影響 偏高嶺土對混凝 土和易性的影 響 見圖217，摻量增加，流動性下降。 偏高嶺土對混 凝土強度的影響 對強度有 提高 ，見圖 218。 磨細 700800℃ 16 偏高嶺土 對混凝土收縮的影響 有收縮，比硅灰小。 見圖 224 偏高嶺土 對混凝土耐腐蝕性的影響 提高。 第 3 章 混凝土化學(xué)外加劑 引 言 推廣應(yīng)用混凝土外加劑不僅可以改善混凝土的物理力學(xué)性能，提高工程質(zhì)量，節(jié)約水泥，節(jié)省能源、縮 短工期，改善施工條件，滿足特種混凝土的技術(shù)需要。同時，還具有投資少、見效快、技術(shù)經(jīng)濟效益明顯，社會效益突出等特點。根據(jù)不同技術(shù)要求，使用不同類型的外加劑可以獲得不同的經(jīng)濟效益。 例如： 引氣減水劑 提高抗凍和抗?jié)B的能力，減水增強，改善和易性，提高耐久性。 高效減水劑、早強減水劑 使混凝土的 1 天強度提高 1 倍以上，使配制高強或超高強度混凝土易于實現(xiàn)。不僅擴大了混凝土的使用范圍，也可改變目前結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的 ―肥梁、胖柱、深基礎(chǔ) ‖等狀況。既減輕了房屋的自重，又節(jié)省了建筑材料。 緩凝減水劑。 可延長混凝土由 塑性狀態(tài)進入固態(tài)所需的時間，減慢水泥水化放熱速率．可滿足大體積混凝土工程的施工及質(zhì)量要求。 摻加速凝劑?？蓾M足坑道中噴射混凝土和國防搶修等混凝土工程中的施工要求。 混凝土中摻加膨脹、灌漿劑?？墒够炷恋拿軐嵆潭忍岣撸瑥亩黾恿?―混凝土的穩(wěn)定性的抗?jié)B、抗凍 ‖等性能。 混凝土中摻加阻銹劑?？商岣邔︿摻钿P蝕的抵抗力和增加混凝土對鋼筋的握裹力。 混凝土中摻加流化劑。