混凝土礦物摻合料的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

1、混凝土礦物摻合料的現(xiàn)狀與發(fā)展方向北京建筑工程學(xué)院 明天的混凝土將含有較少的熟料，因此水泥業(yè)將成為水硬性膠凝材料業(yè)，一種向市場(chǎng)提供與水拌和時(shí)能硬化的微細(xì)粉末的工業(yè)。這種使礦物組分，而不是細(xì)磨熟料用量增大的做法，將有助于水泥業(yè)向更加符合各國(guó)政府提出的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)邁進(jìn)。今天的水泥業(yè)沿著這個(gè)方向努力已經(jīng)是非常必要了。 Cements of yesterday and today； Concrete of tomorrow P.-C.Atcin 礦物細(xì)摻和料以活性氧化硅、氧化鋁和其它有效礦物為主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土綜合性能，且摻量一般不小于5%的具有火山灰活性或潛在水硬性的

2、粉體材料。 什么是混凝土礦物細(xì)粉摻和料？ 礦物摻和料是指在混凝土拌合物中，為了節(jié)約水泥，改善混凝土性能加入的具有一定細(xì)度的天然或者人造的礦物粉體材料，也稱為礦物外加劑，是混凝土的第六組分。常用的礦物摻合料有：粉煤灰、?；郀t礦渣粉、硅灰、沸石粉、燃燒煤矸石等。粉煤灰應(yīng)用最普遍。 粉煤灰又稱飛灰，是由燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細(xì)粉末，其顆粒多呈球形，表面光滑，大部分由直徑以計(jì)的實(shí)心和(或)中空玻璃微珠以及少量的莫來石、石英等結(jié)晶物質(zhì)所組成?；瘜W(xué)成分及礦物組成 化學(xué)成分 粉煤灰的化學(xué)成分因煤的品種及燃燒條件而異。一般來說，粉煤灰化學(xué)成分的變動(dòng)范圍為：SiO2含量約為4060；Al2O3含量為20

3、30，F(xiàn)e203含量為510， CaO含量2%8%，燒失量38，SiO2和Al2O3是粉煤灰中的主要活性成分，粉煤灰的燒失量主要是未燃盡碳，其混凝土吸水量大，強(qiáng)度低，易風(fēng)化，抗凍性差，為粉煤灰中的有害成分粉煤灰在混凝土中的作用 活性行為和膠凝作用。粉煤灰的活性來源于它所含的玻璃體，他與水泥水化生成的Ca(OH)2發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成C-S-H和C-A-H、水化硫鋁酸鈣，強(qiáng)化了混凝土界面過渡區(qū)，同時(shí)提高混凝土的后期強(qiáng)度。 充填行為和致密作用。粉煤灰是高溫煅燒的產(chǎn)物，其顆粒本身很小，且強(qiáng)度很高。粉煤灰顆粒分布于水泥漿體中水泥顆粒之間時(shí)，提高混凝土膠凝體系的密實(shí)性。 需水行為和減水作用。由于粉煤灰

4、的的顆粒大多是球形的玻璃珠，優(yōu)質(zhì)粉煤灰由于其“滾珠軸承”的作用，可以改善混凝土拌和物的和易性,減少混凝土單位體積用水量，硬化后水泥漿體干縮小，提高混凝土的抗裂性。降低混凝土早期溫升，抑制開裂。大摻量粉煤灰混凝土特別適合大體積混凝土。二次水化和較低的水泥熟料量使最終混凝土中的Ca(OH)2大為減少，可以有效提高混凝土抵抗化學(xué)侵蝕的能力。當(dāng)摻加量足夠大時(shí)，可以明顯抑制混凝土堿骨料病害。降低氯離子滲透能力，提高混凝土的護(hù)筋性。以上作用在水膠比低于0.42時(shí)，較突出。粉煤灰質(zhì)量等級(jí) 低鈣粉煤灰的密度一般為1.82.6g/cm3，松散容重為6001000kg/m3，GB159691用于水泥和混凝土中的粉

5、煤灰規(guī)定了粉煤灰成品根據(jù)細(xì)度、需水量比、燒失量、含水量和三氧化硫含量劃分為I、II、III個(gè)級(jí)別，各項(xiàng)物理性能指標(biāo)應(yīng)滿足下表的要求。作為活性摻合料的粉煤灰還有火山灰活性指數(shù)要求，有關(guān)粉煤灰的需水量比和活性指數(shù)的定義和測(cè)定方法可詳見高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑（GB/T187362002）中 附錄C的規(guī)定。指標(biāo)級(jí)別IIIIII細(xì)度（0.045mm方孔篩篩余）， 不大于122545需水量比， 不大于95105115燒失量， 不大于5815含水量， 不大于11三氧化硫， 不大于333粉煤灰物理性質(zhì)指標(biāo)和要求 粉煤灰特性及利弊提高抗化學(xué)侵蝕性，降低混凝土溫升，有利于混凝土耐久性，混凝土強(qiáng)度后期持續(xù)增長(zhǎng)

6、率高抗收縮開裂性較好改善拌和物施工性，但坍落度太大時(shí)，(I級(jí))粉煤灰顆粒易上浮發(fā)生泌漿(要控制坍落度盡可能小) P.K.Mehta在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校Barker會(huì)堂剪力墻和基礎(chǔ)加固工程中所用混凝土，用坍落度筒檢測(cè)的坍落度只有100mm的混凝土拌和物，其泵送效果竟與坍落度為180mm的傳統(tǒng)混凝土泵送效果一樣。早期強(qiáng)度較低；大摻量時(shí)在較低氣溫下凝結(jié)緩慢；對(duì)養(yǎng)護(hù)要求較高(要降低水膠比),化學(xué)活性低，可促進(jìn)硅酸鹽水泥水化，但早期孔隙率大，碳化問題較突出(需采取對(duì)策)對(duì)水敏感，在無保濕的條件下，因內(nèi)部黏度增加，阻礙持續(xù)泌水而會(huì)加劇塑性開裂(需加強(qiáng)保水養(yǎng)護(hù)).所以應(yīng)該采取的技術(shù)措施主要是 要控制坍落

7、度盡可能小。因?yàn)樵囼?yàn)表明大摻量粉煤灰混凝土（HVFA）坍落度為125mm時(shí)，可相當(dāng)于180mm的普通混凝土。但由于用水量很低而不離析或泌水。 注意不要過度振搗。要降低水膠比，保證大摻量粉煤灰混凝土強(qiáng)度，尤其是早期強(qiáng)度。注意及早、有效的養(yǎng)護(hù)以及足夠的濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間。初凝前后開始覆蓋養(yǎng)護(hù)保證不失水。濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間也很重要，最好養(yǎng)護(hù)14天，至少7天。(2) 硅灰 硅灰又稱硅粉或硅煙灰，是從生產(chǎn)硅鐵合金或硅鋼等所排放的煙氣中收集到的顆粒極細(xì)的煙塵，色呈淺灰到深灰。硅灰的顆粒是微細(xì)的玻璃球體，部分粒子凝聚成片或球狀的粒子。其平均粒徑為0.10.2，是水泥顆粒粒徑的1/501/100,比表面積高達(dá)2.0104m2

8、/kg。其主要成分是SiO2（占90以上），它的活性要比水泥高13倍。以10硅灰等量取代水泥，混凝土強(qiáng)度可提高25以上。硅粉的化學(xué)成分 硅粉的火山灰活性指標(biāo)高達(dá)110%，這與其化學(xué)成分有關(guān)。硅粉的SiO2含量很高，在80%以上，這種SiO2是非晶態(tài)、無定形的，易溶于堿溶液中，在早期即可與CH反應(yīng)，可以提高混凝土的早期強(qiáng)度。生成的水化硅酸鈣凝膠鈣硅比小，組織結(jié)構(gòu)致密。 硅灰可以提高混凝土的早期和后期強(qiáng)度，但自干燥收縮大，且不利于降低混凝土溫升。因此，復(fù)摻時(shí)，可充分發(fā)揮他們的各自優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。例如，可復(fù)摻粉煤灰和硅灰，用硅灰提高混凝土的早期強(qiáng)度，用優(yōu)質(zhì)粉煤灰降低混凝土需水量和自干燥收縮，在加之顆

9、粒的填充作用，使混凝土更密實(shí)。 由于硅灰具有高比表面積，因而其需水量很大，將其作為混凝土摻合料，須配以減水劑，方可保證混凝土的和易性。硅粉混凝土的特點(diǎn)是特別早強(qiáng)和耐磨，很容易獲得早強(qiáng)，而且耐磨性優(yōu)良。硅粉使用時(shí)摻量較少，一般為膠凝材料總重的510，且不高于15，通常與其它礦物摻合料復(fù)合使用。在我國(guó)，因其產(chǎn)量低，目前價(jià)格很高，處于價(jià)格考慮，一般混凝土強(qiáng)度低于80MPa時(shí)，都不考慮摻加硅粉。 (3) ?；郀t礦渣粉 ?；郀t礦渣粉是指將?；郀t礦渣經(jīng)干燥、磨細(xì)達(dá)到相當(dāng)細(xì)度且符合相應(yīng)活性指數(shù)的粉狀材料，細(xì)度大于350m2/kg，一般為400-600m2/kg。其活性比粉煤灰高。 1862年，德國(guó)的E

10、Langen發(fā)現(xiàn)通過堿性激發(fā)，能發(fā)揮水淬礦渣的潛在水硬性。此后，在歐洲，礦渣作為一種水硬性材料進(jìn)行了研究與開發(fā)，使礦渣與普通水泥一樣，成為不可缺少的工程材料。 ?；郀t礦渣在水淬時(shí)形成的大量玻璃體,具有微弱的自身水硬性。用于高性能混凝土的礦渣粉磨至比表面積超過400m2/kg，以較充分地發(fā)揮其活性，減少泌水性。研究表明礦渣磨得越細(xì)，其活性越高，摻入混凝土中后，早期產(chǎn)生的水化熱越多，越不利于控制混凝土的溫升，而且成本較高；當(dāng)?shù)V渣的比表面積超過400m2/kg后，用于很低水膠比的混凝土中時(shí)，混凝土早期的自收縮隨摻量的增加而增大；礦渣粉磨得越細(xì)，摻量越大，則低水膠比的高性能混凝土拌和物越黏稠。因此，

11、磨細(xì)礦渣的比表面積不宜過細(xì)。用于大體積混凝土?xí)r，礦渣的比表面積宜不超過420m2/kg 磨細(xì)礦渣的特性及利弊具有潛在的水硬性，單獨(dú)加水可以緩慢水化硬化，化學(xué)活性高，在鹽類激發(fā)下，可提高活性能提高抗化學(xué)侵蝕性，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率高化學(xué)收縮和自收縮較大比粉煤灰抗抗碳化性能較好比表面積超過4000cm2g時(shí)不降低混凝土溫升，且自收縮隨摻量(75%)而增大，對(duì)開裂敏感使用路線：控制細(xì)度，加大摻量在使用中不可一概而論 混凝土里摻入磨細(xì)礦渣，如果礦渣磨得偏細(xì)，或摻得不多，且環(huán)境及混凝土體溫度不低，早期也不注意及時(shí)的濕養(yǎng)護(hù)（給水），這時(shí)由于其水化潛熱高于水泥，混凝土就會(huì)因硬化快、自身收縮較大，而開裂敏感性增大；

12、但是，如果它粉磨細(xì)度較小，或摻量很大，或環(huán)境及混凝土體溫度偏低，或早期注意及時(shí)的濕養(yǎng)護(hù)，由于它起始水化時(shí)間明顯延遲（水泥用量少，pH值上升緩慢），自身收縮被濕養(yǎng)護(hù)所補(bǔ)償，混凝土開裂敏感性就可以減小。 摻合料在混凝土中的作用1) 摻合料可代替部分水泥，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益顯著。2) 增大混凝土的后期強(qiáng)度。礦物細(xì)摻料中含有活性的SiO2和Al2O3，與水泥中的石膏及水泥水化生成的Ca(OH)2反應(yīng)，生成生成CSH和CAH、水化硫鋁酸鈣。提高了混凝土的后期強(qiáng)度。但是值得提出的是除硅灰外的礦物細(xì)摻料，混凝土的早期強(qiáng)度隨著摻量的增加而降低。3) 改善新拌混凝土的工作性。混凝土提高流動(dòng)性后，很容易使混凝土產(chǎn)

13、生離析和泌水，摻入礦物細(xì)摻料后，混凝土具有很好的粘聚性。像粉煤灰等需水量小的摻合料還可以降低混凝土的水膠比，提高混凝土的耐久性。4) 降低混凝土溫升。水泥水化產(chǎn)生熱量，而混凝土又是熱的不良導(dǎo)體，在大體積混凝土施工中，混凝土內(nèi)部溫度可達(dá)到5070，比外部溫度高，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，混凝土內(nèi)部體積膨脹，而外部混凝土隨著氣溫降低而收縮。內(nèi)部膨脹和外部收縮使得混凝土中產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。摻合料的加入，減少了水泥的用量，就進(jìn)一步降低了水泥的水化熱，降低混凝土溫升。5) 提高混凝土的耐久性?；炷恋哪途眯耘c水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2密切相關(guān)，礦物細(xì)摻料和Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了混凝

14、土中的Ca(OH)2含量；同時(shí)減少混凝土中大的毛細(xì)孔，優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土最可幾孔徑，使混凝土結(jié)構(gòu)更加致密，提高了混凝土的抗凍性、抗?jié)B性、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。6) 抑制堿骨料反應(yīng)。試驗(yàn)證明，礦物摻合料摻量較大時(shí)，可以有效地抑制堿骨料反應(yīng)。內(nèi)摻30的低鈣粉煤灰能有效地抑制堿硅反應(yīng)的有害膨脹，利用礦渣抑制堿骨料反應(yīng)，其摻量宜超過40。7) 不同礦物細(xì)摻料復(fù)合使用的“超疊效應(yīng)”。不同礦物細(xì)摻料在混凝土中的作用有各自的特點(diǎn)，例如礦渣火山灰活性較高，有利于提高混凝土強(qiáng)度，但自干燥收縮大；摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰的混凝土需水量小，且自干燥收縮和干燥收縮都很小，在低水膠比下可保證較好的抗碳化性能。三、礦物細(xì)

15、粉摻和料的耐久性改善效應(yīng) 由于和游離石灰及高堿性水化硅酸鈣產(chǎn)生二次水化，生成強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)、數(shù)量更多的低堿性水化硅酸鈣，改善了水化膠凝物質(zhì)的組成，并減少或消除了游離石灰，對(duì)提高混凝土耐久性作用極大。 1、抗硫酸鹽侵蝕性能顯著提高，因?yàn)樵谒嗍腥狈虿淮嬖谟坞x石灰時(shí)形成具有膨脹作用的鈣礬石反應(yīng)不能進(jìn)行； 2、在有堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的條件下由于礦物細(xì)粉摻合料的摻加在混凝土水化產(chǎn)物中形成大量低堿水化硅酸鈣，它們能吸收和固定大量的鈉、鉀離子從而使混凝土中的有效堿含量大大減少，極大地減少了堿集料反應(yīng)的危害性。3、礦物細(xì)粉摻合料的摻加它們填充集料和水泥顆粒的孔隙，使混凝土結(jié)構(gòu)和界面更為致密，阻斷了可能

16、形成的滲透通路，使混凝土抗?jié)B性大為提高。4、在低水膠比情況下，摻加礦物細(xì)粉摻合料，混凝土中的可凍水很缺乏，抗凍性大幅度提高，當(dāng)然高抗凍性與與低水膠比直接相關(guān)，但也與摻加礦物細(xì)粉摻合料密不可分，例如，水科院李金玉等人研究同為0.26的水膠比，不摻加礦物細(xì)粉摻合料的C60混凝土其抗凍融循環(huán)只達(dá)到F250，而摻加礦物細(xì)粉摻合料的混凝土抗凍融循環(huán)可達(dá)F1000以上。5、對(duì)于碳化和鋼筋銹蝕的擔(dān)憂。摻加礦物細(xì)粉摻合料的可能帶來的負(fù)面影響是混凝土的堿度降低，抗碳化能力減弱，引起保護(hù)鋼筋的能力減弱。但是在低水膠比下，混凝土的堿度下降并不十分急劇。蒲心誠(chéng)等人對(duì)大摻量粉煤灰水泥的堿度研究表明粉煤灰摻量從0提高至7

17、0%時(shí)PH值僅由12.6下降至12.06，說明粉煤灰摻加70%時(shí)，水泥膠砂的PH值仍然高于12，高于配筋結(jié)構(gòu)允許的最低堿度11.5。除此之外，摻加礦物細(xì)粉摻合料，在低水膠比時(shí)密實(shí)性很高，水分甚至氧和二氧化碳都難以進(jìn)入，這同樣增大了混凝土的護(hù)筋性。 總之，現(xiàn)代混凝土科學(xué)中最突出的兩大成就：其一是高效外加劑的生產(chǎn)和應(yīng)用；其二是礦物細(xì)粉摻合料的的研究、應(yīng)用與發(fā)展。后者的重要意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以前僅僅為節(jié)約水泥的經(jīng)濟(jì)意義和利用廢棄資源的環(huán)保意義。它涉及到全面提高混凝土的各項(xiàng)性能，使混凝土壽命提高到5001000年成為可能。綠色混凝土是低碳混凝土技術(shù)必然的發(fā)展途徑高性能混凝土是隨著混凝土技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展

18、，在高效減水劑和大摻量礦物摻合料為物質(zhì)基礎(chǔ)上以低水膠比、低水泥用量、低單位體積用水量為主要技術(shù)特征的現(xiàn)代混凝土，是當(dāng)今混凝土的發(fā)展方向。近十年高性能混凝土技術(shù)得到廣泛和成功的實(shí)踐。 要發(fā)展和應(yīng)用高性能混凝土，就必須有高質(zhì)量的原材料供應(yīng)。 我國(guó)目前在水泥、骨料和混凝土礦物摻和料等原材料供應(yīng)方面不同程度地存在著品質(zhì)問題。 唐明述院士指出：原材料的優(yōu)選優(yōu)配對(duì)于高性能混凝土的推廣應(yīng)用十分重要。存在的問題 由于水泥和某些礦物摻合料實(shí)際上不適合做這種微細(xì)填料，原因是超高細(xì)度的水泥和高活性礦物摻合料會(huì)引起水化反應(yīng)加劇、凝結(jié)硬化過快、混凝土溫升提高、顯著增大混凝土收縮而引起開裂等一系列問題；因此，高性能混凝土

19、需要具有低反應(yīng)活性的易于加工的超細(xì)填料！關(guān)于礦物細(xì)粉摻和料粉煤灰 由于符合高性能混凝土的上述要求，所以成為現(xiàn)代高性能混凝土中最重要的礦物摻合料，在混凝土中加入粉煤灰可以改善混凝土和易性、耐久性和后期強(qiáng)度等諸多性能。尤其是優(yōu)質(zhì)粉煤灰，以上特征更為顯著。 粉煤灰成為應(yīng)用最廣泛的礦物摻合料優(yōu)質(zhì)粉煤灰供應(yīng)不足但是 我國(guó)現(xiàn)在可用于混凝土的優(yōu)質(zhì)粉煤灰產(chǎn)量不足，可直接利用的干粉比例不大，能供應(yīng)優(yōu)質(zhì)粉煤灰的電廠少。許多地區(qū)苦于沒有高品質(zhì)粉煤灰，能夠供應(yīng)的粉煤灰普遍顆粒粗，含碳量高，需水量大。因此 有必要尋找一種新型礦物摻合料來對(duì)粉煤灰進(jìn)行必要補(bǔ)充。關(guān)于超細(xì)石灰石粉 超細(xì)石灰石粉是以生產(chǎn)石灰石碎石和機(jī)制砂時(shí)產(chǎn)生

20、的細(xì)砂和石屑為原料，通過進(jìn)一步粉磨制成的粒徑不大于10m 的細(xì)粉，在混凝土中具有良好的減水和填充效應(yīng)。 大量研究(如石灰石粉對(duì)水泥水化的種種物理化學(xué)作用，CaCO3與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)生產(chǎn)的新生水化相等)表明石灰石不完全是一種惰性混合材料。后期可以生成三碳水化鋁酸鈣和單碳水化鋁酸鈣。 本課題使用的超細(xì)石灰石粉的中值粒徑在24微米之間，比表面積為750 m2/kg。 超細(xì)石灰石粉的研究與應(yīng)用國(guó)外對(duì)超細(xì)石灰石粉的研究、開發(fā)和利用比較早,德國(guó)開發(fā)生產(chǎn)了石灰石粉摻量從6%20%的石灰石硅酸鹽水泥。在日本, 從20 世紀(jì)末開始, 超細(xì)石灰石粉已廣泛應(yīng)用于配制高流動(dòng)性混凝土和高性能噴射混凝土。美國(guó)ACI21

21、2.1R- 81Admixtures for Concrete and Guide for Use of Admixtures in Concrete中指出，石灰石粉可以作為混凝土的礦物摻合料 MixC*FA*GL*TotalBinderAggregate (Max Size 18 mm)kg/m2Water(kg/m3)Admixture (% by total binder)W/CWC+FAWC+FA+GL(kg/m3)VMASuper-plasticizerA15238153317881530.0381.141.011.010.29B1535131952317921540.0391.30

22、1.010.760.30C15110125450617771520.0401.661.010.610.30D15115119249417781520.0412.041.010.510.31* C = Portland Cement; FA = Fly Ash; GL = Ground Limestone; Total Binder = C+FA+GLMario Collepardi關(guān)于自密實(shí)混凝土的研究中使用石灰石粉在國(guó)外石灰石粉用于大型工程的實(shí)例 跨度為960+1990+960m的三跨度組成的世界跨度最大的日本明石海峽吊橋的橋墩、纜索錨固結(jié)構(gòu)體的高流動(dòng)性混凝土，塊體混凝土的配比中每m3混凝土

23、中水泥的用量為260kg，石灰石粉的摻量為150kg，用水量為145kg 。在國(guó)外石灰石粉用于大型工程的實(shí)例法國(guó)的西瓦克斯核電站號(hào)反應(yīng)堆C50高性能混凝土的配合比中使用了CPJ5細(xì)摻料水泥，含有9%的石灰石粉。而每m3混凝土中水泥用量為266kg，石灰石粉摻量為114kg，硅灰摻量為40kg，水膠比為0.38，坍落度為18-23，28天抗壓強(qiáng)度為67MPa，絕熱溫升為30，其它指標(biāo)均符合要求。 我們的研究石灰石超細(xì)粉對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土性能的影響石灰石超細(xì)粉對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土性能的影響石灰石超細(xì)粉對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土性能的影響超細(xì)石灰石粉混凝土的工作性工作性是混凝土的重要技術(shù)指標(biāo)，是本課題主要

24、研究了： 超細(xì)石灰石粉對(duì)混凝土坍落度的影響和在達(dá)到相同坍落度時(shí)（200mm）混凝土單位體積用水量的影響 超細(xì)石灰石粉對(duì)膠砂流動(dòng)度和膠砂流動(dòng)度損失的影響相同單位用水量時(shí)混凝土配合比及坍落度的變化編號(hào)C（kg/m3）FA（kg/m3）LS（kg/m3）W/BA（kg/m3）Sp（%）SL（mm）X122018000.357.24320X2220120600.357.24385X3220100800.357.243190X4220801000.357.243180表1 相同水膠比混凝土與坍落度試驗(yàn)數(shù)據(jù) 相同坍落度時(shí)混凝土單位體積用水量變化表2 相近坍落度不同水膠比混凝土用水量試驗(yàn)數(shù)據(jù)編號(hào)C（kg/m

25、3）FA（kg/m3）LS（kg/m3）W（kg/m3）A（kg/m3）Sp（%）SL（mm）X522018001605.2543230X6220120601555.2543200X7220100801455.2543215X8220801001425.2543215半小時(shí)膠砂流動(dòng)度損失編號(hào)初始流動(dòng)度半小時(shí)流動(dòng)度流動(dòng)度損失LS016011050LS1525518867LS2026520065LS2528021367從上表可知，摻有超細(xì)石灰石粉的砂漿初始流動(dòng)度明顯高于基準(zhǔn)組，但半小時(shí)流動(dòng)度損失略高于基準(zhǔn)組。通過凈漿黏度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摻有20%超細(xì)石灰石粉的凈漿黏度，僅為不摻的三分之二注：表中單位均為

26、毫米超細(xì)石灰石粉混凝土力學(xué)性能超細(xì)石灰石粉混凝土相同用水量下混凝土抗壓強(qiáng)度編號(hào)LS(%)3d7d28d56dX1018.729.740.747.3X21518.925.237.742.1X32018.527.138.345.7X42519.128.638.244.3注：1、表中除LS外單位均為MPa 2、單位體積用水量為140kg/m3超細(xì)石灰石粉混凝土相同坍落度不同用水量下抗壓強(qiáng)度注：表中除水外強(qiáng)度數(shù)據(jù)單位均為MPa編號(hào)WLS3d7d28d56dX51600%16.720.629.038.6X615515%18.422.532.040.5X714520%20.524.935.042.3X81

27、4225%21.526.935.4 43.7超細(xì)石灰石粉混凝土力早期開裂性能相同坍落度不同水膠比下平板開裂試驗(yàn)結(jié)果編號(hào)LS（%）W/B裂縫數(shù)量（條）最大裂縫長(zhǎng)度(cm)裂縫總長(zhǎng)度(cm)X500.40221387.5X8250.3533.58.5注：統(tǒng)計(jì)面積為3600cm2； X5混凝土不摻加超細(xì)石灰石粉， X8混凝土摻加超細(xì)石灰石粉100 Kg/m3。超細(xì)石灰石粉混凝土力早期開裂性能從試驗(yàn)結(jié)果可知，摻入超細(xì)石灰石粉可顯著提高混凝土早期開裂性能超細(xì)石灰石粉混凝土耐久性研究 耐久性是影響混凝土使用壽命的重要性能，良好的耐久性可以保證混凝土在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)正常工作，保障建筑物的使用安全，本課題主要研究

28、了混凝土的抗碳化性能、氯離子滲透性和孔結(jié)構(gòu)分析。超細(xì)石灰石粉混凝土抗碳化性能編號(hào)LS%W/B碳化深度mmX500.48.63X6150.3865.42X7200.3634.93X8250.3553.6在相同坍落度條件下，混凝土碳化深度隨超細(xì)石灰石粉摻量的不斷增加而降低超細(xì)石灰石粉混凝土氯離子滲透性能從試驗(yàn)結(jié)果可以看出相同水膠比下超細(xì)石灰石粉對(duì)混凝土氯離子滲透性能無明顯影響，而在不同水膠比下，混凝土氯離子滲透性在超細(xì)石灰石粉摻量為20%達(dá)到最小值，并在之后有所上升超細(xì)石灰石粉混凝土孔結(jié)構(gòu)對(duì)比分析總進(jìn)汞量 0.0909 mL/g總孔面積 18.344 m2/g 平均孔徑18.9nm 松散密度1.8

29、509g/mL表觀密度2.2251g/mL孔隙率 16.8194%總進(jìn)汞量0.0612 mL/g總孔面積13.13 m2/g平均孔徑18.7nm松散密度1.8737g/mL表觀密度2.1164g/mL孔隙率11.4713%從上表可知，超細(xì)石灰石粉可以顯著降低混凝土孔隙率超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)度等級(jí)混凝土性能的影響基準(zhǔn)混凝土配合比組別水泥粉煤灰 硅灰水砂 石子豆石外加劑1385165 20 154 69566733417.8調(diào)整后的基準(zhǔn)配合比 （單位：kg/m3） 注：公稱粒徑520mm碎石，連續(xù)級(jí)配；含泥量屬于類粗骨料，偏高，壓碎指標(biāo)屬于類，針片狀含量類。 砂子為中砂。 粉煤灰為級(jí)灰。摻加超細(xì)石灰

30、石粉混凝土配和比組別水泥粉煤灰 硅灰石粉水砂 石子豆石外加劑2385105 20 60154 69566733417.6338585 20 80154 69566733417.1438565 20 100154 69566733416.8水膠比為0.29的對(duì)比組配合比 （單位：kg/m3） 組別水泥粉煤灰 硅灰石粉水砂 石子豆石外加劑5385165 20 0148 69266433226.16385105 20 60148 692664332無效738585 20 80148 69266433225.4838565 20 100148 69266433222.5 水膠比為0.27的對(duì)比組配合比

31、 （單位：kg/m3） 摻加超細(xì)石灰石粉的混凝土的 配制方案 對(duì)混凝土黏度的影響倒坍落度的影響摻加超細(xì)石灰石粉外加劑用量的影響超細(xì)石灰石粉摻量(kg/m3)外加劑用量（kg/m3）水膠比為0.29時(shí)，不同摻量的超細(xì)石灰石粉的混凝土外加劑用量 摻加超細(xì)石灰石粉高強(qiáng)混凝土達(dá)到相同坍落度時(shí)對(duì)外加劑用量的影響從左圖可以看出，隨著超細(xì)石灰石粉的摻量增加，外加劑的用量逐漸減低，在超細(xì)石灰石粉摻量為100kg/m3時(shí)，外加劑的用量減少了1kg/m3。 摻加超細(xì)石灰石粉高強(qiáng)混凝土達(dá)到相同坍落度時(shí)對(duì)外加劑用量的影響外加劑用量（kg/m3）超細(xì)石灰石粉摻量(kg/m3)水膠比為0.27時(shí)，不同摻量的超細(xì)石灰石粉的

32、混凝土外加劑用量 從上圖可以看出，隨著超細(xì)石灰石粉的摻量增加，外加劑的用量逐漸減低，在超細(xì)石灰石粉摻量為100kg/m3時(shí)，外加劑的用量減少了3.5kg/m3。 摻加超細(xì)石灰石粉高強(qiáng)混凝土對(duì)倒坍落度值的影響倒坍落度值（s）超細(xì)石灰石粉摻量(kg/m3)水膠比為0.29時(shí)，不同摻量的超細(xì)石灰石粉的混凝土倒坍落度值 從左圖可以看出，超細(xì)石灰石粉的摻加，倒坍落度值從初始的24s降低到10s左右；1h倒坍落度從30s，也降低到10幾秒，降幅都達(dá)到10s,明顯降低了高強(qiáng)混凝土的黏度。摻加超細(xì)石灰石粉高強(qiáng)混凝土對(duì)倒坍落度值的影響倒坍落度值（s）超細(xì)石灰石粉摻量(kg/m3)水膠比為0.27時(shí)，不同摻量的超

33、細(xì)石灰石粉的混凝土倒坍落度值 從左圖可以看出，超細(xì)石灰石粉的摻加，倒坍落度值從初始的25s降低到15s以下；1h后倒坍落度,摻加超細(xì)石灰石粉的混凝土，倒坍落度值依然相對(duì)較小。超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土力學(xué)性能影響（MPa）超細(xì)石灰石粉摻量(kg/m3)水膠比為0.29時(shí)，混凝土各齡期強(qiáng)度，摻加超細(xì)石灰石粉對(duì)混凝土3d、7d、28d、77d的各齡期強(qiáng)度沒有影響，混凝土各齡期的強(qiáng)度相當(dāng)。 水膠比為0.29時(shí)，不同摻量的超細(xì)石灰石粉拌制混凝土的不同齡期強(qiáng)度 度 強(qiáng)超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土力學(xué)性能影響（MPa）超細(xì)石灰石粉摻量(kg/m3)水膠比為0.27時(shí)，混凝土各齡期強(qiáng)度，摻加超細(xì)石灰石

34、粉對(duì)混凝土3d、7d、28d、68d的各齡期強(qiáng)度沒有影響，混凝土各齡期的強(qiáng)度相當(dāng)。 水膠比為0.27時(shí)，不同摻量的超細(xì)石灰石粉拌制混凝土的不同齡期強(qiáng)度 度 強(qiáng)超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土力學(xué)性能影響（MPa）超細(xì)石灰石粉摻量(kg/m3)從圖表可以明顯地看出，在不同水膠比情況下，更換石子后，28天強(qiáng)度明顯提高，此試驗(yàn)強(qiáng)度證明了高強(qiáng)混凝土在早期（28天前）強(qiáng)度提高幅度小的原因有骨料強(qiáng)度因素。度 強(qiáng)抗碳化性能研究 抗氯離子滲透性能研究 抗凍性能研究 抗硫酸鹽侵蝕性能研究 超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)混凝土耐久性的影響超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)混凝土耐久性的影響 抗碳化性能研究水膠比為0.29時(shí)，超細(xì)石灰石粉摻量分

35、別為0，60kg/m3，80kg/m3，100kg/m3（順序從左到右）混凝土的碳化深度。水膠比為0.27時(shí)，超細(xì)石灰石粉摻量分別為0，80kg/m3，100kg/m3（順序從左到右）混凝土的碳化深度。摻加超細(xì)石灰石粉的混凝土，在不同水膠比下，碳化深度均為0。超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)混凝土耐久性的影響 抗氯離子滲透性能研究配合比M-EM-FM-GM-H氯離子擴(kuò)散系數(shù)值10-9 (cm2/S)1.5523.6442.3842.789水膠比為0.29的混凝土擴(kuò)散系數(shù) 水膠比為0.27的混凝土擴(kuò)散系數(shù) 配合比M-I M-K M-L氯離子擴(kuò)散系數(shù)值10-9 (cm2/S)2.316 2.335 1.982

36、本試驗(yàn)兩種不同水膠比的七組配合比的混凝土的抗氯離子滲透能力都很強(qiáng)，氯離子擴(kuò)散的系數(shù)值均在（1.05.0）10-9 (cm2/S)之內(nèi)。要比普通混凝土低出一個(gè)數(shù)量級(jí)。超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)混凝土耐久性的影響 抗凍性能研究抗凍前抗凍250次后以上圖片為，水膠比為0.27的混凝土配合比，試塊到目前250次凍融循環(huán)后依然基本完好。 超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土耐久性的影響 抗硫酸鹽侵蝕性能研究水膠比為0.27時(shí)，在5%濃度的MgSO4溶液中浸泡60天的混凝土試塊水膠比為0.29時(shí)，在5%濃度的MgSO4溶液中浸泡60天的混凝土試塊本試驗(yàn)兩種不同水膠比的七組配合比的混凝土試塊，在5%濃度的MgSO4溶液中

37、浸泡60天，試塊目前沒有出現(xiàn)起皮、開裂現(xiàn)象。超細(xì)石灰石粉對(duì)高強(qiáng)混凝土孔結(jié)構(gòu)的影響類型 超細(xì)石灰石粉摻量0kg/m3超細(xì)石灰石粉摻量80kg/m3總進(jìn)汞量總孔面積平均孔徑 (4V/A)松散密度 0.52 psia表觀密度)孔隙率0.0650 mL/g20.071 m2/g13.0nm1.9308g/mL2.2081g/mL12.5574%0.0391 mL/g8.235 m2/g19.0nm1.9222g/mL2.0782g/mL7.5071% 水膠比為0.27時(shí)，超細(xì)石灰石粉摻量為0、80kg/m3時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 對(duì)于本配比的高強(qiáng)混凝土，當(dāng)摻加超細(xì)石灰石粉后，孔結(jié)構(gòu)得到了明顯的改善，總進(jìn)汞量由基準(zhǔn)的0.0650 mL/g降到0.0391 mL/g；總孔面積由20.071 m2/g 降到8.235 m2/g；最終使高強(qiáng)混凝土的空隙率由12.5574%降低7.5071%。 超細(xì)石灰石粉的摻加使高強(qiáng)混凝土更密實(shí)！1超細(xì)石灰石粉具有優(yōu)異的減水增塑效果，可明顯改善混凝土工作性能 對(duì)于中低強(qiáng)度等級(jí)混