矿粉和粉煤灰的掺量
矿粉分级以及性能介绍
矿粉⏹⏹从1969年起，英国、德国等发达国家就开始了超细矿渣粉在混凝土中作为矿物掺合料的应用。
自上世纪90年代起，我国开始了超细矿渣粉的应用研究工作。
2000年，国家标准《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046—2000正式颁布。
2002年，国家标准《高强、高性能混凝土用矿物外加剂》颁布实施。
在该标准中，正式将超细矿渣粉命名为“矿物掺合料”，纳入混凝土第六组分。
从此，超细矿渣粉作为一个独立的新产品横空出世，并立即被广泛地接受和应用。
1.矿粉的概念⏹磨细矿粉即磨细水淬高炉矿渣粉，又称矿渣微粉，其英文缩写为GGBS 或GGBFS⏹磨细矿粉是以高炉水淬矿渣为主要原料经干燥、粉磨处理而制成的超细粉末材料；是制备高性能水泥和混凝土的优质混合材。
2.矿粉的技术指标⏹矿粉的活性指数是采用标准试验测试确定的，简单的说：矿粉替代50%水泥，拌合制作标准砂浆试件，然后测试砂浆28天强度。
含矿粉砂浆强度与不含矿粉基准砂浆强度比，就是矿粉的活性指数。
⏹常用的S95是一个矿粉等级。
其中…S‟表示矿粉，来源于英文SLAG（矿渣）。
…95‟表示活性指数不小于95%。
⏹标准：S105/95/75，7天活性指数：不小于95、75、55，28天活性指数：不小于105、95、75⏹流动度比：小于85、90、95⏹密度。
2.8g/cm3，比表面积：不小于350m2/kg2.矿粉的技术指标⏹粒化高炉矿渣的质量可用质量系数K得大小来表示：⏹K=（CaO + Al2O3 + MgO）/（SiO2 + MnO + Ti O 2）⏹式中CaO 、Al2O3 、MgO、SiO2 、MnO 、Ti O 2为相应氧化物的重量百分数。
⏹质量系数反应了矿渣中活性组分与低活性和非活性组分之间比值。
质量系数越大，则矿渣的活性越好。
3.矿粉和粉煤灰的区别⏹（1）两者来源不同：粉煤灰来源于热电厂排放的烟气经收尘处理后收集得到的飞灰；而磨细矿粉则是由炼铁高炉排出的熔融态矿渣经水淬（粒化）后再进行干燥、磨细加工而得到的超细粉末。
C30配合比计算案例(C30混凝土配合比设计计算书)
一、设计依据普通混凝土配合比设计规程《JGJ55-2011》二、设计目的和要求（1）设计坍落度180±20mm;（2）混凝土设计强度为30MPa°三、材料（1）水泥：P.042.5,28d胶砂抗压强度48.6MPa,安定性合格；（2）砂：II区中砂，细度模数2.6；（3）碎石：最大粒径25mm,连续级配；（4）外加剂：聚竣酸高性能减水剂，固含量12%,掺量1.8%,减水率25%；（5）粉煤灰：F-H级粉煤灰，细度18.3%,需水量比99%；（6）粒化高炉矿渣粉：S95级，流动度比98%,28d活性指数101%；（7）拌和水：饮用水。
四、配合比设计计算（一）计算配制强度（fbu,O）由于缺乏强度标准差统计资料，因此根据《规程》表4.0.2选择强度标准差O为5.0MPa o表4.0.2C25-C45C5O-C55Σ 4.0 5.0 6.0根据公式fcu,02fcu,k+1.645B式中：fcu,0——混凝土试配强度（MPa）fcu,k ----- 设计强度（MPa）6 ----- 标准差，取5试配强度：fcu,0=fcu,k+l∙645σ230+1.645X5238.2（MPa）（二）混凝土水胶比（W/B）（1）确定矿物掺合料掺量应根据《规程》中表3.0.5-1的规定，并考虑混凝土原材料、应用部位和施工工艺等因素来确定矿物掺合料掺量。
表最大掺量（%）采用硅酸盐水泥采用普通硅酸盐水泥≤0.404535粉煤灰>0.404030粒化高炉矿渣≤0.406555粉>0.405545钢渣粉—3020磷渣粉—3020硅灰—1010≤0.406555复合掺合料>0.405545注：1采用其它通用硅酸盐水泥时，宜将水泥混合材掺量20%以上的混合材量计入矿物掺合料；2复合掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量；3在混合使用两种或两种以上矿物掺合料时，矿物掺合料总掺量应符合表中复合掺合料的规定。
保温砂浆强度与容重随粉煤灰和矿粉掺量变化的研究
２ 实 验 方 法
２ １ 配 合 比 的 确 定 ．
采 用 水 胶 比 为 １ ２ 胶 材 用 量 为 ５ ０ｋ ／ ：、 ０ ｇ ｍ。的 泡
善 砂浆 的和易 性 ；掺 人 矿 粉 代 替水 泥 ， 能 降低 水 泥 既
容 重．但 矿粉 易产生 泌水 ， 其 与粉 煤 灰共 同掺 人 ， 将 能 改善 泌水现 象 ， 增加 浆 体 的 粘 聚 性．本 文通 过 实 验 建
立 强 度 与 容 重 的关 系 ， 找 出 最 合 适 的保 温 砂 浆 配 比． 寻
先 将 准 确 称 量 的 各 种 粉 状 有 机 物 与 水 泥 、 沫 球 泡 混 合 均 匀 ， 后 参 照 ＧＢ Ｔ１ ６ １ １ ９ （ 泥 胶 砂 强 然 ／ ７７ — ９ ９ 水 （
增 长 ， 在 矿 粉 掺 量 为 １ 、 煤 灰 掺 量 为 ２ ％时 ， 温砂 浆 强 度 相 对 较 高 ， 重 相 对 较 低 ， 即是 要 找 的平 衡 砂 浆 强 度 但 Ｏ 粉 Ｏ 保 容 这
与 容 重 矛盾 的最 优 掺 量 ． 关 键 词 ： 保 温 砂 浆 ； 粉 ； 煤 灰 ； 度 ； 重 矿 粉 强 容 文 献 标 识 码 ： Ａ ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ６ １ ９ ６ ２ １ ． １ ０ １ ：０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ７ —６ ０ ． ０ ０ ０ ． ０
中 图分 类号 ： ＴＵ５ ８ ２
商 品砂浆 因其 具有 许 多 独 特 的优 点 ， 年来 在 我 近 国得到 了迅速 发展 ．保 温砂浆 是商 品砂 浆 的 一个 重要 类 型．随着建 筑 节 能要 求 的不 断 提 高 ， 温砂 浆 近 年 保
粉煤灰、矿粉、减水剂的作用
大掺量粉煤灰混凝土的作用及其机理分析2010-4-8 15:8【大中小】【打印】【我要纠错】1.粉煤灰的主要作用粉煤灰在混凝土中的主要作用表现在以下几个方面：（1）填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层，由于粉煤灰的容重（表观密度）只有水泥的2/3左右，而且粒形好（质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠），因此能填充得更密实，在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。
（2）对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布得更均匀。
当混凝土水胶比较低时，水化缓慢的粉煤灰可以提供水分，是水泥水化更充分。
（3）粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应，不仅生成具有胶凝性质的产物（与水泥中硅酸盐的水化产物相同），而且加强了薄弱的过渡区，对改善混凝土的各项性能有显著作用。
（4）粉煤灰延缓了水化速度，减小混凝土因水化热引起的温升，对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。
（5）粉煤灰高性能混凝土的性能粉煤灰是一种呈玻璃态实心或空心的球状微颗粒，比水泥粒子小得多，比表面积极大，表面光滑致密，其成分主要是活性氧化硅或氧化铝。
掺入混凝土中的粉煤灰主要产生以下几方面影响：1.活性效应：在常温下，由于粉煤灰的水化反应比水泥慢，被粉煤灰取代的那部分水泥的早期强度得不到补偿，所以混凝土早期强度随粉煤灰掺量的增加而降低。
随着时间的推移，粉煤灰中活性部分SiO2和AI2O3与水泥水化生成的Ca（OH）2发生反应，生成大量水化硅酸凝胶。
粉煤灰外部的一些水化产物在成长过程中也会象树根一样伸入颗粒空隙中，填充空隙，破坏界面区Ca（OH）2的择优取向排列，大大改善了界面区，促进了混凝土后期强度的增长。
2.微集料密实填充及颗粒形态效应：均匀分散在混凝土中的粉煤灰颗粒不会大量吸水，不但起着滚珠作用，而且与水泥粒子组成了合理的微级配，减少填充水数量，影响系统的堆积状态，提高堆积密度，具有减水作用，使新拌混凝土工作性优良，硬化混凝土微结构更加均匀密实。
而且，不会发生泌水离析现象，可施工性和抹面性好，抗渗性、抗冻性好。
C30混凝土配合比计算过程
C30混凝土配合比计算过程一、设计依据1、普通混凝土配合比设计规程《JGJ55-2011》。
2、施工图纸等相关标准。
二、设计目的和要求1、设计坍落度180±20mm。
2、混凝土设计强度为30MPa。
三、组成材料1、水泥：P.042.5，28d抗压强度47MPa。
2、砂：II区中砂，细度模数2.7。
3、碎石：5～25mm合成级配碎石（5～10mm；10～25mm=30%:70%）。
4、外加剂：聚羧酸高性能减水剂，掺量1.8%，减水率25%。
5、粉煤灰：F-II级粉煤灰。
6、粒化高炉矿渣粉：S95级。
7、拌和水：饮用水。
四、配合比设计计算1、计算配制强度(fcu,0)根据公式 fcu,0 ≥ fcu,k+1.645δ式中：fcu,0——混凝土试配强度（MPa）fcu,k——设计强度（MPa）δ——标准差，取5试配强度 fcu,0 = fcu,k+1.645σ = 30+1.645×5 = 38.2(MPa)2、混凝土水胶比（W/B）W/B = ɑa×fb/(fcu,0+ɑa×ɑb×fb)式中：ɑa，ɑb——回归系数，分别取0.53，0.20，fb——胶凝材料强度。
已知，水泥28d胶砂抗压强度为47.0MPa,【方案一】：粉煤灰掺量为30%，影响系数取0.75，则胶凝材料强度为：47.0×0.75＝35.3MPa；【方案二】：矿粉、粉煤灰双掺，各掺20%，影响系数：粉煤灰取0.8矿粉取0.98。
则胶凝材料强度为：47.0×0.8×0.98＝36.8MPa；由水胶比公式求得：方案一：W/B＝0.53×35.3/（38.2＋0.53×0.20×35.3）＝0.45。
方案二：W/B＝0.53×36.8/（38.2＋0.53×0.20×36.8）＝0.46。
3、确定用水量碎石最大粒径为25mm，坍落度75～90mm时，查表用水量取210kg，未掺外加剂、坍落度180mm时单位用水量为：（180－90）/20×5＋210＝232.5kg/m3。
不同标号混凝土水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石用量
不同标号混凝土水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石用量不同标号混凝土的水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石用量会根据混凝土的强度等级和工程要求而有所不同。
一般情况下，混凝土的配合比可以参考以下比例：
- 水泥：根据混凝土的设计强度等级确定，一般情况下，每立方米混凝土需要200~450千克水泥。
- 粉煤灰：在一些强度等级要求不高的混凝土中，可以适量添加粉煤灰以减少水泥用量。
一般情况下，粉煤灰的使用量为水泥用量的15~30%。
- 矿粉：矿粉是一种细颗粒物料，可以替代部分水泥用量，提高混凝土的工作性能和抗裂性能。
根据具体工程要求，矿粉的使用量一般为水泥用量的5~20%。
- 砂：砂是混凝土中的骨料之一，用于填充水泥和矿粉之间的空隙。
根据混凝土的配合比，砂的使用量一般为水泥用量的2~2.5倍。
- 石：石是混凝土中的骨料之一，用于提供混凝土的强度和承载力。
根据混凝土的配合比，砂的使用量一般为水泥用量的3~4倍。
需要注意的是，以上用量只是一个大致的范围，实际应根据具体的工程要求和实验试验结果进行调整，以达到设计要求。
另外，还要根据原材料的质量及供应情
况进行适当调整。
矿粉以及矿粉+粉煤灰对混凝土性能的影响
矿粉以及矿粉+粉煤灰对混凝土性能的影响1，矿粉比表面积在430～520m2/kg之间,掺量在30%～40%范围,增强效应表现得最为显著。
2，单掺矿粉会使混凝土的粘聚性提高,凝结时间有所延长,泌水量有增大的迹象,可能对混凝土泵送带来一定的不利影响。
3，矿粉和?级粉煤灰复配配制混凝土,可以充分发挥二者的“优势互补效应”,使混凝土的坍落度增加,和易性和粘聚性变好,泌水也得到了改善,同时混凝土成本可显著降低。
(2)矿粉以及矿粉+粉煤灰对混凝土耐久性的影响1)降低混凝土水化热。
对要求严格控温的大体积混凝土，矿粉和粉煤灰复配是理想的矿物掺合料组合，降低了混凝土的水化热，可以有效地减少混凝土早期温缩裂缝的出现。
2)大幅度提高了混凝土抗渗性能。
3)保证了抗碳化能力。
在达到相同强度的条件下掺矿粉混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土具有相同的抗碳化能力。
4)保证了抗冻融能力。
矿粉混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土在强度和含气量相同的条件下抗冻融能力基本相同;适当掺加引气剂，适当的含气量和间距系数对提高混凝土的抗冻融能力十分必要。
5)混凝土收缩。
考虑前3d的自收缩，无论是配制c30混凝土，还是配制c50混凝土，采用单掺矿粉，与基准混凝土相比，收缩值均无明显变化。
6)混凝土抗裂性能。
矿粉与粉煤灰复掺改善抗裂性效果优于矿粉单掺。
混凝土早期强度对混凝土早期抗裂性有重要影响，混凝土24h强度越高，混凝土早期越易开裂。
混凝土早期抗裂性与早期强度之间可能存在一个临界值，小于该强度值，混凝土不易开裂，大于该强度值，混凝土容易开裂。
该值与环境条件及约束状态有关。
粉煤灰、矿渣粉及二者复合使用存在的问题尽管粉煤灰与矿渣粉复合使用能够优势互补,但不是随便复合就能够达到应有的目的。
为了更好地发挥二者各自的优势,应选择合适的复合方式和复合比例。
本人根据以往的使用经验认为:最佳方案是?级粉煤灰与比表面积400m2/kg以上的矿渣粉复合,配制低强度等级混凝土时矿渣粉的量大于粉煤灰的量,配制高强度等级混凝土时粉煤灰的量大于矿渣粉的量;其次是?级粉煤灰与350～400m2/kg矿渣粉复合,配制低强度等级混凝土时粉煤灰的量大于矿渣粉的量;配制高强度等级混凝土时矿渣粉的量大于粉煤灰的量;最后是?级粉煤灰与比表面积350～400m2/kg的矿渣粉复合或?级粉煤灰与400m2/kg以上的矿渣粉复合,前者比较适合配制高强度等级混凝土,后者比较适合配制低强度等级混凝土。
粉煤灰在混凝土中的适宜掺量
粉煤灰在混凝土中的适宜掺量1.4.1粉煤灰适宜掺量（1）在低水胶比条件下，水泥水化条件相对改善，因为粉煤灰水化缓慢，使混凝土的水灰比增大，水泥的水化程度因而提高，这种作用机理随着粉煤灰的掺量增大。
愈加明显。
例如：原水泥用量300kg/m3，用水量180kg/m3，水灰比为0.6；掺加30%粉煤灰后为：水泥210kg/m3，粉煤灰90kg/m3，水如果仍然为180kg/m3，这时由于粉煤灰水化缓慢，待水泥水化析出Ca(OH)2后才能二次水化，这时水泥为210kg/m3，水仍为180kg/m3，即水灰比增大为0.857，水泥水化程度提高了。
（2）粉煤灰掺量大30%~45%后，混凝土数小时坍落度几乎无损失，长途运输仍能达到自密实的效果，达到用水量降低，水胶比减小，泌水率减小，密实度提高，生产出高抗渗、耐久性有两的混凝土。
（3）P.O32.5级水泥可掺到35%,P.O42.5级水泥可掺到45%左右，粉煤灰取代水泥率一般在15%~35%为宜，普通混凝土取代率最大界限为P•Ⅰ、P•Ⅱ水泥取代率为30%~50%，P•O水泥取代率为25%~40%，P•S水泥取代率为15%~20%。
预应力混凝土P•Ⅰ、P•Ⅱ水泥取代率不大于25%，P•O水泥取代率不大于15%，P•S水泥取代率不大于10%。
增钙粉煤灰取代水泥可在30%~50%或更多，中、低等级混凝土可取代更多的水泥，例如C30混凝土，水泥用量为150~240kg/m3，如果粉煤灰和矿粉复掺，水泥的用量会更低。
（4）粉煤灰化学活性相对较低，对混凝土早期强度影响较大，尤其在掺量较高的情况下，影响更大。
为了弥补此缺陷，在加入粉煤灰的同时，再掺入活性较高的磨细矿渣粉，可提高其火山灰效应，增加体系中微粒之间的化学交互、诱导和激发作用，又提提高了分体的化学活性，两种掺合料复合后，可使其取长补短，在混凝土强度发展上有一定的作用，产生单一材料不可能有的优良效果，发挥更大优势，弥补单掺粉煤灰混凝土早期强度低的缺点。
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1)混凝土拌和料和易性得到改善掺加适量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流动性、粘聚性和保水性，使混凝土拌和料易于泵送、浇筑成型，并可减少坍落度的经时损失。
(2)混凝土的温升降低掺加粉煤灰后可减少水泥用量，且粉煤灰水化放热量很少，从而减少了水化放热量，因此施工时混凝土的温升降低，可明显减少温度裂缝，这对大体积混凝土工程特别有利。
(3)混凝土的耐久性提高由于二次水化作用，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性等.同时由于粉煤灰比表面积巨大，吸附能力强，因而粉煤灰颗粒可以吸咐水泥中的碱，并与碱发生反应而消耗其数量。
游离碱数量的减少可以抑制或减少碱集料反应。
通常3既的粉煤灰掺量即可避免碱集料反应。
(4)变形减小粉煤灰混凝土的徐变低于普通混凝土。
粉煤灰的减水效应使得粉煤灰混凝土的干缩及早期塑性千裂与普通混凝土基本一致或略低，但劣质粉煤灰会增加混凝土的干缩。
(5)耐磨性提高粉煤灰的强度和硬度较高，因而粉煤灰混凝土的耐磨性优于普通混凝土。
但混凝土养护不良会导致耐磨性降低。
(6)成本降低掺加粉煤灰在等强度等级的条件下，可以减少水泥用量约10%～15%，因而可降低混凝土的成本。
两者的允许掺量不同：粉煤灰在水泥中的允许掺加量为20－40%，但在混凝土中最大掺量一般不超过35%；磨细矿粉在水泥或混凝土中的掺加量则可达20－70%。
一些欧洲国家甚至允许掺到85%。
两者在混凝土中的掺加方式不同：粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以保证混凝土强度达标；磨细矿粉则通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土，其强度仍然可以满足设计要求。
1、“单掺”矿粉时，可按等量取代原则并根据以下方法确定矿粉的合适掺量：
(a)对于地上结构以及有较高早期强度要求的混凝土结构，掺量一般为20-30%；
(b)对于地下结构、强度要求中等的混凝土结构，掺量一般为30-50%；
(c)对于大体积混凝土或有严格温升限制的混凝土结构，掺量一般为50-65%；
(d)对于有较高耐久性能要求的特殊混凝土结构（如海工防腐蚀结构、污水处理设施等），掺量可达50-70%。
2、采用“双掺”粉煤灰和矿粉时，由于受粉煤灰掺量和质量波动的影响很大，只能根据上述基本原则，通过具体试验确定各组份正确的掺加量。
粉煤灰与矿粉双掺提高混凝土抗氯离子渗透性
东莞市预拌混凝土协会中国混凝土与水泥制品网[2008-12-22]
摘要：结合工程实例，采用粉煤灰与矿粉双掺，能有效的提高混凝土抗氯离子渗透能力。
关键词：混凝土渗透性氯离子矿物掺合料
1. 引言
氯离子入侵是引起混凝土中钢筋锈蚀的重要原因，往往决定了混凝土结构的使用寿命，是耐久性的重要问题。
因此，国内外很多工程采用低水胶比，粉煤灰与硅灰双掺技术来解决此类问题。
但是由于硅灰的价格昂高，而且市场小，故而本公司采用粉煤灰与矿粉双掺解决了混凝土中氯离子渗透的问题。
解决了C30P8混凝土氯离子渗透的问题。
2. 原材料
2.1.1
砂：江西赣江Ⅱ区中砂，细度2.7；碎石：江苏宜兴产5-25mm连续级配碎石，压碎指标8.0%；外加剂：江苏博特新材料有限公司生产JM-Ⅷ高效减水剂，减水率22%；水泥：江苏南通万豪建材科技有限公司生产P.O42.5级；粉煤灰：南通华锦粉煤灰开发有限公司Ⅰ级粉煤灰；矿粉：张家港恒昌新型建筑材料有限公司生产S95级。
水泥、粉煤灰、矿粉性能指标如下列表格。
表1：水泥性能指标
2.1.2混凝土配合比
从上述结果分析，D方案比较合理。
随着水胶比的降低，矿物掺合料用量增加，可明显降低混凝土的渗透能力。
其原因是：
一. 矿物掺合料效应
⑴矿物掺合料（粉煤灰与矿粉）具有形态效应、微集料效应。
正是由于矿物掺合料具有这些功能作用，改善了混凝土内部结构；影响了胶凝材料水化进程，协调混凝土的强度发展，并能有效改善混凝土内部界面过渡区结构与性能，因而最终提高混凝土终合性能。
⑵复合化超叠加效应
混凝土是一种多组分复合材料，各组分性能的叠加效应表现得十分明显。
矿粉、粉煤灰等多组分矿物复合在一起，可以充分发挥各自优势，其各自的形态效应、微集料效应、火山灰效应相互作用，可以进一步提高混凝土性能。
⑶密实堆积效应
如前所述，掺加不同粒径和粒度分布矿物掺合粒，可以提高浆体的密实堆积程度，使得胶凝材料水化加快，混凝土孔隙率降低，微观结构变得均匀，产生优良的力学性能和耐久性能。
⑷中心质效应
吴中伟在1958年提出水泥基复合材料的中心质假说。
把不同尺度分散相称为中心质，把连续相称为介质。
各级中心质和介质之间存在相互的效应，称为“中心质效应”混凝土骨料为大中心质，未水化的水泥颗粒和矿物掺合料为次中心质效。
混凝土掺加一定细度的矿物掺合料使水泥石的中心质增多，次中心质之间的间距进一步减少，有利的中心质效应增多，中心质网络骨架得到加强。
二.界面结构的提高
掺入的矿物掺合料的二次水化反应（火山灰反应）消耗了大量的氢氧化钙，减少了氢氧化钙的含量，并干扰氢氧化钙的结晶，使其氢氧化钙尺寸减少，富集程度和取向程度下
降；火山灰反应增加C-S-H凝胶和Aft数量，硬化后混凝土界面过滤层孔隙率降低。
其抗氯离子渗透性能大幅提高工程开始后，双方协作，现场留样，电通量为980C，抗压强度37.6Mpa，抗渗等级8级，符合设计要求。
4．结论
在一定范围内，高掺粉煤灰和矿粉可有效的减少混凝土氯离子的渗透。