•硅灰（Silica fume ）
• CaO：0.5～1 • SiO2：90～92 • Al2O3：0.4～1 • Fe2O3：0.3～2
•
细度和比表面积
约为水泥的80～100倍，
粉煤灰的50～70倍。
•火山灰（Natural pozzolans ）
• CaO：0.5～1 • SiO2：40～60 • Al2O3 +Fe2O3 ：
•一、矿物掺合料的定义
• 矿物掺合料是指在配制混凝土时加入 的能改变新拌混凝土和硬化混凝土性能的 无机矿物细粉。
• 国外将这种材料称为 辅助胶凝材料（ Supplementary cementitious materials） ，已成为高性能混凝土不可 缺少的第六组分。
• 在《矿物掺合料应用技术规范》( 征 求意见稿) 中, 对矿物掺合料的定义是:以 硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成 分, 掺入混凝土中能改善新拌或硬化混凝 土性能的粉体材料, 涉及的矿物掺合料包 括了粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、 磷渣粉、硅灰、沸石粉等6种材料。
•三、矿物掺合料的分类
•1.根据来源分类
类别
•矿物掺和料的分类 品种
天然类
火山灰、凝灰岩、沸石粉、硅质页岩等
人工类
水萃高炉矿渣、煅烧页岩、偏高岭土等
工业废料类 粉煤灰、硅灰等
•2.根据化学活性
① 有胶凝性（或称潜在水硬活性）的，如 矿渣、高钙灰、固硫渣等
② 有火山灰活性的，如粉煤灰、硅灰、硅 藻土等
掺合料的应用树立了典范。
•（2）第二阶段（20世纪70～80年代 ）
• 直到20世纪70年代,能源危机、环境污染以及 资源枯竭问题的出现,才又强烈激发人们对粉煤灰 、矿渣等工业废渣进行再利用的研究,为工业废渣 用作水泥混凝土掺合料开辟了新篇章。
•
•（3）第三阶段（20世纪90年代～现在）
• 经过一定的质量控制或制备技术获得的优 质矿物掺合料,可明显改善硅酸盐水泥自身难以 克服的组成和微结构等方面的缺陷,包括劣化的 界面区、耐久性不良的晶相结构、高水化热造 成的微裂纹等,赋予了混凝土优异的耐久性能和 工作性,超越了传统的降低成本和环境保护的意 义,已成为混凝土材料一个不可或缺的组分,有 人称之为混凝土的第六组分。
•
材
料抵抗冲击
负荷作用的
能力。
ห้องสมุดไป่ตู้
•（3）抗冻融性（Freeze-Thaw Resistance
矿物掺合料
2020年6月5日星期五
引言
矿物掺和料的意义：研究热点
成本 环保 工作性能（球型玻璃体、滚珠效应）、力
学性能（微细颗粒填充、界面过渡区）、 耐久性能（降低水化温升） ——粉煤灰品质密切相关、用量
•授 课 内 容
➢矿物掺合料的定义 ➢矿物掺合料的历史 ➢矿物掺合料的分类 ➢矿物掺合料的特性 ➢矿物掺合料的检测 ➢矿物掺合料的生产 ➢矿物掺合料面临问题
•矿物掺合料的功能效 应
① 形态效应：利用矿物掺合料的颗粒形态在混 凝土中起减水作用，“矿物减水剂”
② 微细集料效应：利用矿物掺合料中的微细颗 粒填充到水泥颗粒填充不到的空隙中
③ 化学活性效应：利用矿物掺合料的胶凝性或 火山灰性，将Ca(OH)2晶体转化成CSH凝胶
•1.对新拌混凝土的影响 •（1）需水量（Water Requirements）
③ 惰性掺合料，如石灰石粉、石英粉等
•矿渣（Ground granulated blast-furnace slag）
• CaO：38～46 • SiO2：26～42 • Al2O3：7～20 • Fe2O3：0.2～1 • MgO：4～13
•粉煤灰（Fly ash ）
• CaO：2～7 • SiO2：40～65 • Al2O3：15～40 • Fe2O3：4～20
• 有关学者建议矿物掺合料的定义 为: 对人体无害的, 在一定范围内取代 水泥后能够配制出工作性能、力学性能 和耐久性能符合混凝土要求的粉体材料 。
•二、矿物掺合料的历史
•（1）第一阶段（20世纪30～60年代）
• 自从工业锅炉改为煤粉炉后,人们就开始对粉煤灰
的火山灰性质进行了研究。最初,粉煤灰等工业废渣只是 被当作节省水泥、降低成本的一种措施,在很长时间内人 们对其应用都持一种消极的态度,甚至认为矿物掺合料的 掺入是以牺牲混凝土性能为代价的。 • 20世纪30年代,美国开始对粉煤灰掺入混凝土和砂浆 进行较完整的研究,而较早地把矿渣作为水泥混凝土掺合 料的公开论文是德国学者R.Grun在1942年发表的“高炉矿 渣在水泥工业中的应用”。1948年,R.E.Davis成功地将 粉煤灰大规模应用于美国蒙大拿州的饿马坝工程,为矿物
15～30 • CaO+MgO+R2O：15 • 烧失量：10％左
右
•石英粉（ Quartz powder ）
•四、矿物掺合料的特性
➢经济效益：低廉 ➢技术效益：功能 ➢社会效益：环保
•环保：绿色产品
➢以工业废渣为主的掺合料在混凝土中的大 量应用,首先它意味着混凝土的生产降低了 工业废渣自身的环境污染及土地资源浪费 ➢其次它减少了胶结材中水泥的用量而间接 地减少了由于生产水泥而导致的能源、资源 消耗及环境污染 ➢另外由于它能在一定程度上提高混凝土的 性能,延长了混凝土的使用寿命,减少了维护 及重建所需的水泥及混凝土用量,也间接地 节约了资源、能源,降低了环境污染
•（2）泌水和离析（Bleeding and Segregation）
• 混凝土在摊 铺以后凝结以 前，从外观上 看来在表面出 现水分的一种 现象。
• 混凝土在 运输、振捣、 泵送的过程中 出现粗骨料下 沉，水分上浮 的现象。
• 描述混凝 土泌水特性的 指标：泌水量 、泌水率。
• 指粗骨料与细骨料分离 。
•（3）含气量（Air Content）
•（4）水化热（Heat of Hydration）
•（5）凝结时间（Setting time）
•（7）可泵性（Pumpability）
•通常使用矿物掺合料可以改善混凝土的泵送性能 。
• 2.对硬化混凝土的影响
•（1）强度（Strength ）
•（2）抗冲击性与耐磨性（Impact and Abrasion Resistance ）