9.8037 AFt
10
4.9117 CH
20 30
2.6292 CH
40
1.9271 CH
50 60
1.7965 CH 1.6870 CH 1.5583 CH
粉煤灰75%与Ca（OH）225%反应各龄期XRD图（自上而下龄期顺序为28d、90d）
2.6277 ◆
4.9117 ◆
3.3534 ◇
• 活性掺合料的品质指标要求 矿渣粉
中国国家标准GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土 中的粒化高炉矿渣粉》规定如下表
活性指数（%） 级别 密度 （g/cm3） 比表面积 （m2/kg） 流动度比 （%） 含水率 （%） SO3 （%） 烧失量 （%） 7d 28d
S75
≥2.80
≥350
153.5 79.9
148.2 77.1
170.5 88.8
150.4 64.0
167.1 71.1
192.3 81.8
168.1 71.5
193.6 82.4
180.2 76.7
207.0 88.1
7d
173.6 66.6
184.5 70.8
217.0 83.2
191.0 73.3
215.3 82.6
三、掺合料的作用
• 掺合料的掺入促进水泥的早期水化 掺合料细小的颗粒成为水泥水化产物结晶的 晶胚，有利于水泥水化产物的结晶，因而促进水 泥的早期水化
抗压强度（MPa）
35
抗压强度（MPa）
38
33
36
31
34
29
32
27
30
25 200
300
400
500
600 700 2 Blaine细度（m / kg）
80
凝灰岩粉的X射线衍射图谱
4.0474
3.2112 ¡
2.6262
◆
¡
60 70
4.9117
3.7666 ¡
1.9271
1.7959
10
20
30
40
50
凝灰岩粉75%、氢氧化钙25%水化各龄期XRD图 （自上而下各龄期顺序为水化14d、28d、60d、90d和120d）
◆
◆
◆
CH
□ ◆
长 石
80
即使是石粉也有一定的活性，小于45μm的石 粉颗粒可以发挥较大的活性
石灰石粉的细度(μm)对水泥石灰石粉(掺10%)胶砂强度(MPa)有较大 的影响
强度 7d抗折 7d抗压 28d抗压 纯水泥 10.79 64.9 69.0 <160 10.53 56.9 69.7 <80 11.03 63.7 67.5 <45 11.15 65.7 75.4 <38.5 10.79 62.7 70.5 <30.8 10.93 63.3 71.8
≥95
≤1.0
≤4.0
≤3.0≥55≥来自5S95≥2.80
≥350
≥90
≤1.0
≤4.0
≤3.0
≥75
≥95
S105
≥2.80
≥350
≥85
≤1.0
≤4.0
≤3.0
≥95
≥105
粉煤灰 中国国家标准GB/T1596–2005《用于水泥混凝土 中的粉煤灰》、电力行业标准DL/T5055–2007《水工 混凝土掺用粉煤灰技术规范》规定如下表
长 石
※ CaCO3
◇ SiO2
4.9171 ◆
3.2341 3.0338 ※
1.9271 ◆
1.7972 ◆
50
10
20
30
40
1.6870 ◆
60
70
花岗岩粉75%、氢氧化钙25%水化各龄期XRD图（自上而下各龄期顺序为28d和90d）
4.9063 ◆
1.9255 ◆
◆ CH ★ C-S-H ※ CaCO3
二、掺合料的品质要求
• 掺合料的基本品质要求 掺入混凝土后，对混凝土的某些（或某一） 性能有明显的改善而带来的副作用较小；对降 低混凝土的单价有明显作用 活性掺合料 满足活性掺合料的活性指标要求并具有足 够的细度，对混凝土性能有害的成分含量满足 要求 非活性掺合料 具有足够的细度且对混凝土性能有害的成 分含量满足要求
199.2 76.4
230.7 88.5
• 掺合料的形貌（或细度）对水泥砂浆及 混凝土性能的影响
形貌可以用圆度和球度表示 圆度和球度与细度有关 圆度、球度（或细度）达到一定程度，石灰石粉有减水作 用
石灰石粉粒径 <160μm <80μm <45μm <30.8μm 需水量比(%) 100 97 96 95 圆度 0.476 0.478 0.500 0.556 球度 0.71 0.73 0.74 0.78
三氧化硫，不大于 %
用于水泥中的粒化电炉磷渣 （GB/T6645-1986）
• 质量系数K不得小于1.10 K=(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+P2O5) • P2O5含量不得大于3.5% • 干燥松散表观密度不得小于1.30kg/L • 块状磷渣的最大尺寸不得大于50mm • 大于10mm的颗粒按质量计不得超过5% • 不得混杂有磷泥等任何外来夹杂物 • 不应出现有元素磷氧化时的明显冒白烟现象
石灰石粉和水泥的粒径分布
• 掺合料在水泥中起填充作用，使水泥浆体的原 始结构更加密实 • 品质优良的掺合料具有减水作用，使水泥石的 水胶比更低，提高了水泥石的强度 • 活性掺合料与水泥的水化产物Ca（OH）2起反应， 生成具有胶结性能的水化硅酸钙和水化铝酸钙， 对水泥石的强度做出贡献 • 在有硫酸钙存在的情况下，进一步与其发生反 应生成水化硫铝酸钙，对水泥石的强度进一步 做出贡献
2.6262 ◆
3.0359 ※ 2.8262 ★
1.7946 ◆
50
10
20
30
40
1.6865 ◆
60
70
掺合料28d的XRD图（自上而下分别为铜镍高炉矿渣粉、粉煤灰和花岗岩粉）
玄武岩粉
玄武岩粉与Ca（OH）2反应的产物（从上至下为60d、120d）
磷矿渣粉
磷矿渣粉与Ca（OH）2反应的产物（从上至下为60d、120d）
纯硅酸盐水泥的XRD分析结果
掺30%石灰石粉时硅酸盐水泥的XRD分析结果
铝酸盐水泥（3#）和掺30%石灰石粉时（4#）的XRD分析结果（28d）
铝酸盐水泥（3#）和掺30%石灰石粉时（4#）的XRD分析结果（90d）
3.0359 2.8630 ⊙ 2.9707 ◇
◇
⊙
7.6022 ⊙
3.7887 ⊙
小于45μm的石灰石粉颗粒可以替代10%的水泥
石灰石粉的掺入抑制了硫铝酸盐的生成而加速了碳铝酸盐的生成
1---3CaO· Al2O3· Ca(OH)2· 18H2O 2---Ca3Al2O6· CaSO4· 14H2O 3---Ca3Al2O6· CaSO4· 13H2O 4---Ca4Al2O6· CO3· 11H2O 5---Ca4Al2O6· (CO3)0.5(OH) · 11.5H2O
火山灰粉的X射线衍射图谱
◆
¡
4.0474 3.7666 ¡
2.6262
3.2112 ¡
4.9117
1.9271
10
20
30
40
50
1.7959
火山灰粉75%、氢氧化钙25%水化各龄期XRD图 （自上而下各龄期顺序为水化14d、28d、60d、90d和120d）
◆
◆
◆
60
CH
□ ◆
长 石
70
80
粉煤灰的X射线衍射图谱
CaMg(CO3)2
7.5893 ⊙
3.7823 ⊙
10
20
30
1.7867
60
70
铝酸盐水泥掺白云岩粉30%各龄期XRD图（自上而下各龄期顺序为28d和90d）
10
4.9279 CH
20
3.1104 CH 2.6307 CH 2.4499 CH
30 40 50 60
1.9294 CH 1.7985 CH 1.6888 CH
水泥水化各龄期的XRD图（自上而下龄期顺序为28d、90d）
磷矿渣粉的X射线衍射图谱
9.5708 AFt
10
4.9009 CH
20
3.0480 CaCO3 2.6247 CH
30 40 50 60
1.9255 CH 1.7952 CH 1.6859 CH
磷矿渣粉75%与Ca（OH）225%反应各龄期XRD图（自上而下龄期顺序为28d、90d）
玄武岩粉的X射线衍射图谱
3.3485 × 3.0338
◆
×
2.6292
4.9171
3.1955 ¡
1.9278
10
20
30
40
50
1.7965
※
□
60 70
玄武岩粉75%、氢氧化钙25%水化各龄期XRD图 （自上而下各龄期顺序为水化14d、60d和120d）
◆
◆
◆
※ ◆
CH
石英 长 石
CaCO3
欢 迎 光 临
混凝土的掺合料
武汉大学
方坤河
混凝土的掺合料
一、掺合料的种类 二、掺合料的品质要求 三、掺合料的作用 四、中国筑坝混凝土使用掺合料的情况
一、掺合料的种类
• 掺合料 为了节约水泥、改善混凝土的性能，在混凝土拌 制时掺入的掺量大于水泥质量5%的矿物粉末，称为混 凝土的掺合料 • 掺合料的种类 活性掺合料 天然的活性掺合料（各种天然的火山灰质材料） 人工的活性掺合料（各种具有活性的工业副产品） 非活性掺合料 天然的非活性掺合料（达不到活性掺合料品质要 求的各种天然的火山灰质材料和岩石粉末） 人工的非活性掺合料（达不到活性掺合料品质要 求的各种工业副产品）