第七章 混凝土掺合料

7.1混凝土掺合料的定义及分类7.1.1定义混凝土生产中为改善其某些性能、调节混凝土强度等级、节约水泥材料，而加入的人造或工业废料以及天然矿物材料，称为混凝土掺合料。

7.1.2分类混凝土用掺合料可分为活性掺合料和非活性掺合料。

7.2掺合料的技术指标7.2.1粉煤灰是由电厂煤粉炉排出的烟气收集到的灰白色颗粒粉未，因电厂除尘方式不同，分湿排灰和干排灰两种。

湿排除尘的粉煤灰与炉渣混合排出，颗粒较粗，烧失量较大，质量差；静电除尘收集的干灰其细度较细、烧失量小，质量较好。

粉煤灰是一种火山灰质混合材料，它表面光滑呈球形，密度 1.95～2.40g/cm3，干灰堆积密度550～800g/cm3。

粉煤灰的成分与高铝粘土相接近，主要以玻璃体状态存在，另一部分为莫来石、α石英、方解石及β硅酸二钙等少量晶体矿物。

其主要化学成分为SiO2占45%～60%；Al2O3占20%～30%；Fe2O3占5%～10%，以及少量的氧化钙、氧化镁、氧化钾、三氧化硫等。

粉煤灰的活性，主要取决于玻璃体的含量，以及无定形的氧化铝和氧化硅的含量，而粉煤灰的细度、需水量比也是影响活性的两个主要物理因素，因此粉煤灰应有严格的质量控制。

7.2.2 矿粉是炼铁高炉排渣时通过水淬（急冷）成粒后，再经磨细而得，主要化学成分有SiO2,Al2O3,CaO与MgO等，根据活性指标的大小把矿粉分为80级、100级与120级三个等级，指标越大，等级越高，表示活性越高。

磨细矿渣粉应选用品质稳定均匀、来源固定的产品，其品质应满足表7-3的要求。

硅粉（S.F）：是生产硅铁，电收尘所得废料。

主要成分是SiO2=86~95%，无定形物质，活性极高。

表观密度250~300kg/m3，密度2.2，空隙率高达90%以上，为细小球=0.1~0.2μm，比表面积S=18~22m2/g，是水泥的20~30倍，需水量比高达134%，状颗粒d平SF取代水泥每增加1%（约5kg），需水量增加7kg，SF取代水泥每增加1%，减水剂增加0.05%。

品质标准应符合表7-4的要求。

SiO2≥85%,W≤3%，烧失量≤6% 火山灰活性指数≥90%，细度45μm筛余≤10%,比表面积S>15m2/g均匀性指标，密度与均值偏差≤5%，细度与均值偏差≤5%。

掺量：以7~9%最佳，适宜量5~15%，极限量10~20%，超过20%不经济，作用不大。

磨细矿渣比普通矿渣优越，掺入混凝土中可以取代部分水泥，可提高流动度，降低泌水性，早强相当，但后强高耐久性好，掺30%时，可提高强度22%左右，试验表明，磨细矿渣的最佳掺量是30~50%，最大掺量可到70%，此时水化热可降低，自身收缩也可减小。

表7-1粉煤灰技术指标表7-3 高性能混凝土用磨细矿渣粉的技术要求表7-4 高性能混凝土用硅灰的技术要求7.3 掺和料的试验方法6.0.2 粉煤灰细度、需水量比、烧失量、含水量、三氧化硫含量、碱含量、活性指数按GB1596—2005进行； 氯离子含量按GB/T18736—2002进行。

6.0.3 磨细矿渣粉比表面积、活性指数、含水率、三氧化硫含量、氯离子含量、烧失量按GB/T18046—2000进行；需水量比、氧化镁含量、碱含量按GB/T18736—2002进行。

6.0.4 硅灰烧失量、氯离子含量、二氧化硅含量、比表面积、需水量比、含水率、活性指数按GB/T18736—2002进行。

7.3.1 粉煤灰试验方法（摘自《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005） 7.3.1.1含水率测定 (1) 仪器设备1) 天平:不应低于四级,精确至0.0001g ； 2) 鼓风电热恒温干燥箱:温度范围(0～200) ℃； 3) 带盖称量瓶:25mm ×65mm ； 4) 干燥器:内盛变色硅胶。

(2) 试验方法1）将洁净的带塞称量瓶在（105±5）℃的烘箱中烘干至恒重，称其重量，为m 0； 2）称取试样约1g ，装入已经恒重的称量瓶内，盖好盖子称出试样及称量瓶的总重量，为m 1；3）将盛有试样的称量瓶打开盖子，放入（105±5）℃的烘箱中烘干至恒重（约30分钟），在干燥器内冷却至室温后，称量其重量。

为m 2。

4）结果计算：m 1－m 2含水率= ×100m 1－m 0试验结果取两个试样测定值的算术平均值作为测试值，结果精确至0.01%。

7.3.1.2细度测定 (1) 仪器设备1) 气流筛(包括控制仪与气流筛座)； 2) 工业吸尘器(包括收尘器与直空泵)； 3) 旋风分离器；4) 金属标准筛(筛网孔径45μm)； 5) 筛余物收集瓶；6) 其它：软管、毛刷、木锤。

(2) 试验步骤1)将吸尘软管一头插入工业吸尘器的吸口，另一头通过调压接头插入气流筛的抽气口。

2)将工业吸尘器的电源插头插入气流筛后面的座内。

3)将气流筛的电源插入220V交流电源内。

4)称取试样50g，精度0.1g，倒人45μm方孔筛筛网上，将筛子置于气流筛筛座上，盖上有机玻璃盖。

5)将定时开关开到3min，气流筛开始筛析。

6)气流筛开始工作后，观察负压表，负压大于2000Pa时表示工作正常，若负压小于2000Pa，则应停机，清理吸尘器的积灰后再进行筛析。

7)在筛析过程中，发现有细灰吸附在筛盖上。

可用木锤轻轻敲打筛盖，使吸附在筛盖的灰落下。

8)3min后气流筛自动停止工作，停机后将筛网内的筛余物收集并称重，准确至0.1g。

(3) 试验结果处理粉煤灰的细度，应按下式进行计算：筛余(%)=G×2式中G——筛余物重量。

气流筛筛分装置l—工业吸尘器；2—塑料软管；3—旋风分离器：4—收集容器；5—塑料软管；6—抽气孔；7—风门；8—筛网；9—筛盖；l0—控制仪；1l—电源插头7.3.1.3需水量比(1) 仪器设备1)胶砂搅拌机；2)跳桌；3)试模，上口内径70±0.5mm，下口内径100±O．5mm，高60±0.5mm，截锥圆模上有套模，套模下口须与圆模上口配合；4)捣棒，直径20mm，长约200mrn的金属棒；5)卡尺，量程200～300m．(2) 试验步骤1)称取试验样品粉煤灰90g、硅酸盐水泥210g、标准砂750g，另外称取对比样品硅酸盐水泥300g、标准砂750g。

将称取的2份样品加入适当用水量，分别进行拌合。

2) 将拌合好的胶砂分两次装入预先放置在跳桌中心用湿布擦过的截锥形圆模内。

一次先装至模高的2／3，用圆柱捣棒自边缘至中心均匀插捣15次；第二次装至高出圆模约20mm，再插捣10次，每次插捣至下层表面，然后将多余胶砂刮去抹平，并清除落在跳桌上砂浆。

3) 将圆模垂直向上轻轻提起，以每秒1次的速度摇动跳桌手轮30次，然后用卡尺量测胶砂底部扩散直径，以相互垂直的两直径平均值为测定值。

如测定值在125～135mm 范围内，则所加入的用水量，即为胶砂用水量。

测定结果如不符合规定的胶砂流动度，应重新调整用水量，直至胶砂流动度符合要求为止。

(2) 试验结果处理粉煤灰需水量比，应按下式计算：Pw=G2/G1×100式中 Pw——需水量比(%)；G1——水泥胶砂需水量(mL)；G2——粉煤灰胶砂需水量(mL)。

计算结果取整数。

7.3.1.4三氧化硫含量(1) 试剂1）盐酸（1+1）；2）氯化钡溶液（10%）；3）硝酸银溶液（1%）。

(2) 分析步骤1）称取约0.5g干燥的粉煤灰试样，精确至0.0001g。

置于300mL烧杯中，加入30～40mL 水及10mL盐酸（1+1），加热至微沸，并保持微沸5分钟，使试样充分分解，取下中速滤纸过滤，用温水洗涤10～12次，调整滤夜体积至200mL，煮沸，在搅拌下滴加10mlBaCl2溶液,继续煮沸数分钟，取下烧杯置于加热板上，控制温度在50～60℃,静置2～4小时，或常温静置4～8小时(过夜),此时溶液体积应保持在200ml。

2）用慢速定量滤纸过滤，烧杯中的沉淀用热蒸馏水洗2～3次后移入滤纸，洗至无氯离子（用1%硝酸银溶液检验），将沉淀及滤纸一并移入已灼烧恒重的瓷坩锅中，灰化后在800℃高温炉中灼烧20～30min，然后在干燥器中冷至室温，称量。

然后再将坩锅灼烧15～20min，称量至恒重（两次称量之差应小于±0.0002g）。

(3) 三氧化硫的百分含量按下式计算m1×0.343Xso3= ×100m式中: m1----------沉淀质量,gm----- 试样质量,g试验结果取两个试样测定值的算术平均值作为测试值，结果精确至0.01%。

7.3.1.5 烧失量的测定(1) 方法提要试样在950～1000℃灼烧至恒重后，称量。

(2) 试验分析步骤称取约1g试样，精确至0.0001g，置于已灼烧恒重的瓷坩锅中，将盖斜置于坩锅上，放在高温炉内从低温开使逐渐升高温度，在950～1000℃下灼烧15～20min，取出坩锅，置于干燥器中冷至室温，称量。

如此反复灼烧，直至恒重。

(3) 烧失量的百分率按下式计算X=（G-G1）/G×100式中 G—灼烧前试样的质量g；G1—灼烧后试样的质量g。

试验结果取两个试样测定值的算术平均值作为测试值，结果精确至0.01%。