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1、矿物掺合料对高性能混凝土影响初探摘要：优良的矿物掺合料是制备高强高性能混凝土的有效途径。目前常用的矿物掺合料有：硅粉、粉煤灰、矿渣、沸石、页岩灰等。掺合料对混凝土的力学性能，耐久性能，耐疲劳性能，早龄期收缩特性，抗氯离子渗透的能力等方面都有影响，不同掺合料对高性能混凝土影响不同。关键词：矿物掺合料；高性能混凝土；影响0概述高性能混凝土技术（HPC）是当前建筑材料界的一个研究热点,提出它的目的是让人们在现有的配制水平基础上,通过利用优质水泥、优质掺合料以及外加剂等组分的匹配,改进工艺,使混凝土具备宜于浇筑、捣实而不离析的施工性能；能长期保
2、持良好的力学性能；水化温峰小,体积稳定性好，以及在严酷的工作环境下使用寿命长久的耐用性能。近年来,随着社会和建筑业的不断发展,对高强高性能混凝土的需求日益增加。目前,世界各地纷纷展开了高强高性能混凝土的研究与开发工作。通过研究,人们逐渐达到了一种共识，应用优良的矿物掺合料（配以高效减水剂）是制备高强高性能混凝土的有效途径。高性能混凝土掺合料已是高性能混凝土的重要组成部分,将其直接掺入混凝土中,该技术已经较为成熟，并广为工程界所接受。因此,本研究项目正是适应形势的需要，既是混凝土科学发展的需要,更是走向可持续发展之路,利国利民的需要。1掺
3、合料种类常用的矿物掺合料有：硅粉、粉煤灰、矿渣、沸石、页岩灰等。除硅粉和少数粉煤灰外,用于高强高性能混凝土的其它矿物掺合料通常需要再加工处理,以使其具有要求的性能。1.1粉煤灰用作高强混凝土的掺合料的粉煤灰一般选用I级灰。对于强度等级较低的混凝土，通过试验也可选用II级灰。粉煤灰应尽可能选用需水量小且烧失量低的粉煤灰。1.2磨细矿渣用作高强高性能混凝土的磨细矿渣应符合下列质量要求：比表面积宜大于4000cm2/g。需水量比宜不大于105%。烧失量宜不大于5%。1.3磨细天然沸石粉用作掺合料的天然沸石岩，应选用斜发沸石或丝光沸石，不宜选用
4、方沸石、十字沸石以及菱沸石。磨细天然沸石粉应符合下列质量要求：铵离子净交换量不小于110meq/100g（斜发沸石）或120meq/100g（丝光沸石）。细度0.08mm方孔筛余不大于10%。抗压强度比不大于90%。1.4硅粉用作掺合料的硅粉应符合下列质量要求：二氧化硅含量不小于85%（质量分数）。比表面积（BET-N2吸收法）不小于180000cm2/g。密度约为2200Kg/m3。平均粒径0.1~0.2um。2矿物掺合料对高性能混凝土的影响：2.1混凝土力学性能测试结果分析[1]试验表明：对单掺矿物掺合料的高性能混凝土而言，在水胶比
5、和坍落度相同的情况下，单掺硅灰的混凝土的强度最高，其次是掺粉煤灰混凝土，而掺矿粉的混凝土强度最低。不掺与单掺矿物掺合料的混凝土的抗压强度见图1和2。掺硅灰混凝土的强度较高，特别是早期强度。随着硅灰掺量的增加，混凝土强度随着增加，但在28d龄期以后，其强度增长很少。掺硅灰之所以能大幅度提高混凝土的强度，是由其特性决定的。硅灰的比表面积大，其平均粒径仅为0.1～0.2μm，要比水泥小2个数量级，并且硅灰具有高度的无定形性质以及高的SiO2[2]。小的球状硅灰填充于水泥颗粒之间，使胶凝材料具有良好的级配，加水拌和后填充于水泥浆体的孔隙之间，从
6、微观尺度上增加了水泥石的密实度，强化了水泥基材，提高了强度。其次，硅灰的掺入会产生火山灰反应，这种反应能将对强度不利的Ca(OH)2反转化为C-S-H凝胶，并填充在水泥水化产物之间，有力地促进强度的增长，硅灰与Ca(OH)2反应，使Ca(OH)2不断地被消耗会加快水泥的水化速率，提高早期强度[3]。图1不掺与单掺矿物掺合料的混凝土的抗压强度对比图2双掺矿物掺合料的混凝土的强度对比由试验可以得出，单掺3%的硅灰混凝土强度比基准混凝土强度低。原因是由于硅灰的比表面积高达22000m2/kg，因此单方用水量比基准混凝土用水量高，由于硅灰的掺量
7、较低，其对强度的增长作用不明显。粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等特征，其水化分两步进行，因此早期强度低，后期强度发展较快。从图1和图2也可以看出，粉煤灰混凝土28d龄期的混凝土强度比基准混凝土强度低，但到了90d龄期则已经赶上基准混凝土强度，即28d龄期以后粉煤灰混凝土强度仍有较大增长。这是因为在水泥的水化对混凝土的强度贡献下降后，持续的粉煤灰火山灰活性反应对强度的增长仍起着重要的作用，进而保证粉煤灰混凝土的后期强度继续增长。从图1的试验结果可以看出，在矿粉的掺量为70%的情况下，单掺矿粉的混凝土强度比基准混凝土强度低。这主
8、要是由于矿粉的水化比纯水泥要慢（需要水泥水化产生的Ca(OH)2来激发），在高水胶比（高于0.30）的情况下，绝大部分水泥混凝土的早期强度比掺矿粉的混凝土的早期强度高。对于双掺矿物掺合料的混凝土而言，粉煤灰
