顏海濱

（漳州市龍海市福中福建材有限公司，福建　漳州　363100）

礦物摻合料復(fù)合化的探討

顏海濱

（漳州市龍海市福中福建材有限公司，福建漳州363100）

摻合料復(fù)合化強(qiáng)調(diào)原材料優(yōu)選、配合比優(yōu)化、嚴(yán)格生產(chǎn)施工措施、強(qiáng)化質(zhì)量檢驗(yàn)等全過(guò)程質(zhì)量控制的理念，將復(fù)合摻合料的性能大幅度提高，既實(shí)現(xiàn)了有效供給，又提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，還解決了環(huán)境保護(hù)等一系列問(wèn)題。復(fù)合化是摻合料技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，復(fù)合摻合料技術(shù)的內(nèi)涵不僅是簡(jiǎn)單的復(fù)合，而是通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行資源整合和綜合利用的方式。

復(fù)合；摻合料；高性能

0　前言

JG/T486—2015《混凝土用復(fù)合摻合料》[1]標(biāo)準(zhǔn)中定義復(fù)合摻合料是指采用兩種或兩種以上的礦物原料，單獨(dú)粉磨至規(guī)定的細(xì)度后再按一定的比例復(fù)合，或者兩種及兩種以上的礦物原料按一定的比例混合后粉磨達(dá)到規(guī)定細(xì)度并符合規(guī)定活性指數(shù)的粉體材料。

由于混凝土技術(shù)的發(fā)展，尤其是高性能混凝土的出現(xiàn)，使礦物摻合料已成為配制高性能混凝土必不可少的重要組分和功能性材料。但是，優(yōu)質(zhì)礦物摻合料日益稀缺，混凝土原材料中的礦物摻合料質(zhì)量下降，主要也是由于優(yōu)質(zhì)的粉煤灰和礦渣粉等礦物摻合料供不應(yīng)求，于是出現(xiàn)造假、摻假、以次充好、降低質(zhì)量水平、亂摻等現(xiàn)象，應(yīng)用者摻用礦物摻合料的目的主要是降低成本，很少考慮技術(shù)要求，為了追求經(jīng)濟(jì)利益，往往超摻價(jià)低質(zhì)差的礦物摻合料，直接影響了混凝土質(zhì)量。在這種情況下，如何充分利用有限的資源，為高性能混凝土提供優(yōu)質(zhì)的摻合料已經(jīng)成為必須要解決的問(wèn)題。

1　復(fù)合化礦物摻合料基本特性與作用

（1）調(diào)節(jié)混凝土強(qiáng)度，代替部分水泥。由于礦物摻合料多為活性混合材料，含有較多的活性 SiO2，在水泥水化時(shí)，同 Ca(OH)2作用生成水化硅酸鈣（即火山灰反應(yīng)），同時(shí)礦物摻合料顆粒比水泥細(xì)，可起到顆粒填充作用，使混凝土更為致密。這兩種情況都可使混凝土強(qiáng)度提高，因而礦物摻合料可等量取代部分水泥，使混凝土抗壓強(qiáng)度提高或不降低。

（2）提高混凝土抗?jié)B性。實(shí)踐證明[2]，摻有礦物摻合料的混凝土，當(dāng)不摻防水劑或引氣劑時(shí)，其抗?jié)B性與水膠比有很大關(guān)系，當(dāng)水膠比小于0.45時(shí)，即使不摻防水劑等外加劑，混凝土也具有8個(gè)大氣壓的抗?jié)B透能力，說(shuō)明礦物摻合料能使混凝土密實(shí)，并提高其抗?jié)B性。

（3）改善混凝土的工作性。由于有些礦物摻合料，如粉煤灰、礦渣粉等，具有球形玻璃體結(jié)構(gòu)，能降低混凝土的內(nèi)磨阻力，增加流動(dòng)性，同時(shí)，礦物摻合料特別是硅灰、沸石粉具有一定的吸水性，使混凝土粘聚性增加，不易泌水或離析，故混凝土摻加礦物摻合料后，工作性有所改善。

（4）降低混凝土水化熱。礦物摻合料能有效地降低混凝土水化熱，所以大體積混凝土摻加礦物摻合料已成為防止溫度裂縫的主要措施。通過(guò)摻加粉煤灰與礦渣粉的混凝土可明顯降低混凝土水化熱。

（5）提高混凝土抗腐蝕性?；炷翐郊拥V物摻合料后，可提高抗硫酸鹽和抗氯鹽侵蝕，并提高抗堿—骨料反應(yīng)能力。因?yàn)榈V物摻合料的摻入，減少了氫氧化鈣含量，提高了混凝土的密實(shí)性，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低了水分或鹽類通過(guò)水泥砂漿的速度，使混凝土遭受腐蝕的主要原因得到改善，從而提高了抗腐蝕能力。

以上是各種礦物摻合料在混凝土中作用共性，由于其物理性能及化學(xué)成分各不相同，在混凝土中的作用和情形各異，因而應(yīng)了解這些差異，以便在選擇礦物摻合料時(shí)能揚(yáng)長(zhǎng)避短合理使用。

2　常用礦物摻合料對(duì)混凝土性能的影響及作用機(jī)理

最常使用的礦物摻合料是粉煤灰和礦渣粉，在高強(qiáng)混凝土中也使用硅灰。隨著機(jī)制砂使用漸趨普遍，石灰石粉用量也日漸增多。現(xiàn)對(duì)常用粉煤灰、?；郀t渣粉與石灰石粉主要性能進(jìn)行分?jǐn)ⅰ?/p>

2.1粉煤灰

直接從電廠煤粉爐煙道氣體中收集和分選的一種細(xì)顆粒粉末，顆粒多為球形玻璃體，具有減水效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)、填充效應(yīng)、火山灰活性，對(duì)混凝土性能的影響具體為：

2.1.1水化熱

由于粉煤灰的摻入使水化熱較低，粉煤灰摻量越大，水化熱越低，所以適宜用于大體積混凝土等可能出現(xiàn)溫度裂縫的地方。

2.1.2工作性

工作性良好意味著拌合物容易澆筑、固實(shí)，在各個(gè)工序都能順利施工。主要為：流動(dòng)性體現(xiàn)為流動(dòng)度、坍落度、坍落度損失；黏聚力體現(xiàn)為泌水及離析。粉煤灰對(duì)混凝土工作性能的改善主要通過(guò)其中的顆粒粒度、級(jí)配、形狀進(jìn)行。

（1）粉煤灰對(duì)新拌混凝土坍落度，即流動(dòng)度的影響。

由于粉煤灰玻璃微珠的滾珠軸承作用，良好的形態(tài)效應(yīng)及微集料填充效應(yīng)，降低需水量，減少了單位用水量，減少了硬化后多余水的空隙提高混凝土密實(shí)性，提高粘結(jié)強(qiáng)度從而減少收縮，降低了體積變化率，提高混凝土的抗裂性能并提高了強(qiáng)度。

一般來(lái)說(shuō)，新拌混凝土的工作性能通常用坍落度（流動(dòng)度）來(lái)表示，坍落度是評(píng)價(jià)新拌混凝土工作性能的最主要指標(biāo)。保持相同單位用水量條件下混凝土的坍落度隨著粉煤灰摻量的增加而增大；當(dāng)粉煤灰摻量0%～15% 時(shí)坍落度增加不明顯；當(dāng)摻量在15%～50% 之時(shí)，坍落度增加較快；當(dāng)摻量大于50% 后，坍落度增加較為平坦，說(shuō)明粉煤灰混凝土需水量影響應(yīng)以摻量50% 為限，但前提是粉煤灰中必須含一定量的玻璃微珠及良好的顆粒分布。

（2）粉煤灰對(duì)新拌混凝土坍落度損失的影響。

攪拌站生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)绞褂玫攸c(diǎn)勢(shì)必產(chǎn)生不同的運(yùn)輸距離。因此，商品混凝土的坍落度損失越小越好。一般情況下，相同稠度條件下需水量降低或相同單位用水量坍落度隨摻量的增大而增加，同時(shí)坍落度損失隨摻量的增大而下降。

（3）粉煤灰對(duì)新拌混凝土泌水和離析的影響。

新拌混凝土的泌水是固體顆粒下沉而水分上升到表面的現(xiàn)象。泌水會(huì)導(dǎo)致表面浮漿和浮灰，影響混凝土的表面質(zhì)量。泌水進(jìn)入混凝土上層會(huì)影響其表層的耐久性。泌水停留在鋼筋和粗骨料底部會(huì)降低砂漿的粘結(jié)能力。當(dāng)混凝土中加入粉煤灰后，彌補(bǔ)了水泥和細(xì)骨料的不足，降低了需水量，阻塞了泌水通道（空隙），從而改善了混凝土的泌水性，增加了混凝土的防滲能力。新拌混凝土的離析是指漿體和骨料的分離現(xiàn)象。摻入粉煤灰后，混凝土中粉料的比例增加，漿體的體積增大，改善了混凝土的粘聚性，減弱了離析作用。粉煤灰混凝土具有較低的泌水率，且不容易離析，這對(duì)混凝土的其他性能（如耐久性等）也有很大的間接改善作用。

2.1.3強(qiáng)度

粉煤灰摻量的增大伴隨混凝土的抗壓強(qiáng)度減小，但隨齡期的增加抗壓強(qiáng)度不斷增大，粉煤灰的火山灰效應(yīng)越來(lái)越明顯，這與粉煤灰品質(zhì)等很多因素都有著密切關(guān)系。粉煤灰混凝土盡管早期強(qiáng)度較低，但隨齡期的延長(zhǎng)增長(zhǎng)幅度更大，后期強(qiáng)度較高，取代部分水泥，減少水泥用量，從而也減少水化熱溫升和干縮。因而大體積粉煤灰混凝土的抗裂性能也就逐漸提高。

除了粉煤灰的摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度有較大影響外，粉煤灰的品質(zhì)也是另一影響因素。劉數(shù)華等[4]對(duì)比了 F 類和 C 類粉煤灰對(duì)不同齡期混凝土強(qiáng)度的影響，兩類粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度都是隨齡期的延長(zhǎng)而增大的。大約90d 以前，C 類粉煤灰的抗壓強(qiáng)度大于 F 類粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度，90d 以后則相反。這說(shuō)明盡管 C 類粉煤灰混凝土的初期抗壓強(qiáng)度大于F 類粉煤灰混凝土，但 F 類粉煤灰混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)速率大于 C類粉煤灰混凝土，因而后期抗壓強(qiáng)度更高。

C 類粉煤灰屬于高鈣灰，加水后便有 Ca(OH)2生成，更早地為粉煤灰提供 OH-、Ca2+，因此其火山灰活性更早地發(fā)揮作用，早期強(qiáng)度更高。F 類粉煤灰混凝土后期強(qiáng)度更高的原因則是由于該粉煤灰與混凝土中析出的 Ca(OH)2緩慢反應(yīng)，生成的水化產(chǎn)物結(jié)晶更好，更好地填充了混凝土中的原始孔縫，從而提高了抗壓強(qiáng)度。

2.1.4抗?jié)B性

粉煤灰對(duì)90d 混凝土抗?jié)B性的影響規(guī)律：當(dāng)粉煤灰摻量較?。ㄐ∮?0%）時(shí)，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的滲透系數(shù)減小、抗?jié)B性提高；當(dāng)粉煤灰摻量較大（大于30%）時(shí)，隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的滲透系數(shù)增大、抗?jié)B性降低；當(dāng)粉煤灰摻量約為30% 時(shí)，混凝土的抗?jié)B性最佳。

2.1.5干縮

隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的干縮呈線性下降，粉煤灰的摻加能大大減小混凝土的干縮。由于干縮過(guò)大是影響混凝土抗裂性和耐久性的主要因素之一，因而摻入粉煤灰后混凝土的抗裂性和耐久性均能得到提高。

此外還可改善抑制堿—骨料反應(yīng)和抗化學(xué)腐蝕性能。

2.2礦渣粉

是?；郀t礦渣從煉鐵高爐中排出，在熔融狀態(tài)下快速水淬形成大量玻璃質(zhì)材料，經(jīng)干燥并與石膏助磨劑一起粉磨后得到的粉狀摻合料。其對(duì)混凝土性能的影響如下：

2.2.1工作性

盡管礦渣和水泥一樣都是碾磨材料，具有多角的形狀，但其表面結(jié)構(gòu)比水泥更光滑，因而能夠提高新拌混凝土的工作性。另外，由于礦渣的密度略低于普通硅酸鹽水泥，等量取代水泥后將增加粉體材料的體積，這也有益于提高工作性。但磨細(xì)高爐礦渣對(duì)新拌混凝土工作性的影響仍不明確，特別是采用坍落度等標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)試工作性。絕大多數(shù)研究表明，采用這種方法時(shí)，摻加礦渣對(duì)工作性幾乎沒(méi)有影響?，F(xiàn)實(shí)中，在稠度、流動(dòng)度和密實(shí)度相當(dāng)時(shí)，使用礦渣通常會(huì)伴隨著用水量的減少，特別是在泵送或機(jī)械振搗時(shí)。

2.2.2凝結(jié)時(shí)間和工作性損失

磨細(xì)高爐礦渣與水的早期反應(yīng)速度比硅酸鹽水泥慢，因而凝結(jié)時(shí)間將延長(zhǎng)。凝結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)可能意味著拌合物處于塑性狀態(tài)或可澆筑的時(shí)間更長(zhǎng)，但工作性損失的速度并不一定受其影響。有研究表明，低溫下（5℃）使用礦渣將使凝結(jié)時(shí)間穩(wěn)步增加；但在較高溫度下（15～25℃），礦渣的影響就可以忽略。

礦渣對(duì)工作性損失的影響很小。在室溫下配制了礦渣摻量為0和50% 的兩組混凝土，新拌混凝土的坍落度控制在150mm。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種混凝土的坍落度損失速度沒(méi)有差別。

2.2.3泌水和塑性開(kāi)裂

新拌混凝土的泌水速度和泌水量主要受膠凝材料的粒徑分布、形狀和表面結(jié)構(gòu)影響，而非粗骨料和細(xì)骨料的性質(zhì)。通常，磨細(xì)高爐礦渣具有和硅酸鹽水泥相似的顆粒形狀、粒徑分布及比重，盡管表面更光滑一些。膠凝材料活性是影響泌水的主要因素，因?yàn)樵缙谒a(chǎn)物的形成有助于阻止水分遷移至表面。

由于礦渣的水化比普通硅酸鹽水泥慢，因而可能導(dǎo)致泌水增加。隨著礦渣摻量的增加，混凝土的泌水速度和總泌水量都會(huì)增大，由此可能導(dǎo)致混凝土表面塑性開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)增加。

2.2.4水化熱和早期熱開(kāi)裂

隨著礦渣比例的增加，混合水泥的水化放熱速度將減小。因而礦渣有利于防止過(guò)高水化熱的出現(xiàn)，降低混凝土的溫升，延遲溫峰出現(xiàn)的時(shí)間。礦渣摻量與溫降之間不存在簡(jiǎn)單的關(guān)系，但當(dāng)?shù)V渣摻量為70% 時(shí)，混凝土的絕熱溫升將降低10℃。

摻加礦渣將使混凝土的溫峰減小，這還取決于澆筑溫度、礦渣摻量和熱損失程度。對(duì)于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，礦渣在減小混凝土的溫升中的作用更顯著。

礦渣水泥混凝土的水化放熱特性還受硅酸鹽水泥和礦渣組成、膠凝材料總量以及礦渣摻量的影響。摻加礦渣可降低混凝土的溫升，進(jìn)而減小熱應(yīng)變，降低早期熱開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。但礦渣水泥也會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面作用，特別是徐變較小，這意味著應(yīng)力松弛的作用更小。

2.2.5強(qiáng)度

如前所述，礦渣與水的早期反應(yīng)速度比硅酸鹽水泥慢，這意味著強(qiáng)度發(fā)展也慢。不同水泥的強(qiáng)度發(fā)展還受很多因素影響，包括礦渣的硅酸鹽水泥的化學(xué)成分、礦渣含量、環(huán)境溫度和濕度。通常，礦渣的含量越高，強(qiáng)度發(fā)展越慢，但后期強(qiáng)度會(huì)增大。

由于礦渣水泥的活化能力比相應(yīng)的硅酸鹽水泥低，因而環(huán)境溫度的提高將有助于礦渣水泥強(qiáng)度的更快增長(zhǎng)。對(duì)于硅酸鹽水泥混凝土，隨著養(yǎng)護(hù)溫度的提高，早期強(qiáng)度增大，但對(duì)后期強(qiáng)度有不利影響。對(duì)于礦渣水泥，早期的高溫養(yǎng)護(hù)對(duì)后期強(qiáng)度的不利影響更小，這可能是因?yàn)榛旌纤嘀?C3S 含量更低以及礦渣降低了水化速度。除溫度外，環(huán)境的相對(duì)濕度對(duì)礦渣水泥混凝土的強(qiáng)度也產(chǎn)生不利影響。因?yàn)楹V渣的混凝土早期水化比硅酸鹽水泥混凝土慢，在水化期間可能會(huì)出現(xiàn)快速干燥失水，進(jìn)而對(duì)膠凝材料的水化以及混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。通常要求礦渣水泥混凝土的養(yǎng)護(hù)相對(duì)濕度應(yīng)達(dá)80%，并應(yīng)避免風(fēng)吹和日曬。

礦渣水泥混凝土的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律相似，并受相同因素的影響（即溫度、濕度、礦渣取代量、礦渣和水泥的組成等）。在抗壓強(qiáng)度相同時(shí)，礦渣水泥混凝土具有比硅酸鹽水泥混凝土高的抗拉強(qiáng)度，通常高20% 左右，這可能是由兩種膠凝材料體系水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)不同引起。

2.2.6耐久性

相對(duì)于硅酸鹽水泥混凝土，含有磨細(xì)高爐礦渣的混凝土具有更高的低抗硫酸鹽和海水侵蝕的能力。不管礦渣的成分和硅酸鹽水泥的組成如何，當(dāng)?shù)V渣摻量超過(guò)65% 時(shí)，混凝土表現(xiàn)出更高的抗硫酸鹽性能。海水對(duì)混凝土的侵蝕情況與硫酸鹽侵蝕相似，很多國(guó)家在海事工程中推薦摻加礦渣以提高混凝土的抗海水侵蝕能力。只要注意早期養(yǎng)護(hù)，礦渣水泥的性能通常比硅酸鹽水泥好，因而也廣泛應(yīng)用于海水工程。

在有氧氣和一定濕度條件下，如果沒(méi)有水泥漿堿度的保護(hù)，鋼筋將銹蝕。鋼筋失去保護(hù)可能是因?yàn)樘蓟?，也可能是因?yàn)槁塞}侵蝕。礦渣水泥混凝土為抑制碳化而采取的養(yǎng)護(hù)措施要比相應(yīng)硅酸鹽水泥混凝土更嚴(yán)格，但“使用礦渣將加速混凝土碳化”的觀點(diǎn)仍存在。特別是小塊試件，干燥失水很快，很容易得出一些錯(cuò)誤結(jié)論。事實(shí)證明，充分養(yǎng)護(hù)的礦渣混凝土碳化深度與硅酸鹽水泥混凝土相當(dāng)。當(dāng)碳化深度相同時(shí)，對(duì)礦渣混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間要求比硅酸鹽水泥混凝土長(zhǎng)。礦渣水泥對(duì)防止氯離子擴(kuò)散的能力比硅酸鹽水泥高得多，其原因不僅是滲透性降低，還因?yàn)樗a(chǎn)物有效地阻止了氯鹽的侵入。隨著礦渣摻量的增加和養(yǎng)護(hù)溫度的提高，混凝土的抗氯離子擴(kuò)散性能增強(qiáng)。

隨著礦渣摻量的增加，堿—硅反應(yīng)引起的混凝土膨脹將減小，使用礦渣能有效地減小堿—硅反應(yīng)引起的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，這已在很多試驗(yàn)中得到證實(shí)。很多國(guó)家推薦使用的堿—硅抑制措施。

強(qiáng)度和含氣量相當(dāng)?shù)墓杷猁}水泥混凝土和礦渣混凝土具有相近的抗凍性。但是，為了獲得一定的含氣量，不同礦渣水泥所需的引氣劑摻量可能不同；而且，引氣劑的摻量可能還需隨礦渣摻量的增加而線性增大。

強(qiáng)度相同時(shí)，含磨細(xì)高爐礦渣的混凝土在養(yǎng)護(hù)充分的條件下具有與硅酸鹽水泥混凝土相當(dāng)?shù)哪湍バ?；但養(yǎng)護(hù)不足的礦渣混凝土比硅酸鹽水泥混凝土對(duì)磨損更敏感。

2.3石灰石粉

石灰石粉是以一定純度的石灰石為原料，經(jīng)粉磨至規(guī)定細(xì)度的粉體材料。目前，在混凝土材料中，對(duì)石灰石粉的使用研究主要是以石灰石粉取代部分細(xì)骨料填充，將石灰石粉作為輔助膠凝材料特別是對(duì)含石灰石粉復(fù)合膠凝材料的水化特性及其在水化中的作用機(jī)理等研究成果較少。

石灰石粉磨細(xì)到一定程度時(shí)才會(huì)產(chǎn)生類似于粉煤灰的填充效應(yīng)、活性效應(yīng)及石灰石粉早期較強(qiáng)的水泥水化加速效應(yīng)。在水化早期（28d 以前）以填充效應(yīng)和加速效應(yīng)為主，而在后期（180d）則以填充效應(yīng)和活性效應(yīng)為主。

（1）填充效應(yīng)：與粉煤灰相比，雖然石灰石粉在早期不具備火山灰活性，但由于它在攪拌期間不參與水化反應(yīng)，即可獲得更好的形態(tài)效應(yīng)，具有更好的減水作用；同時(shí)，石灰石粉顆粒具有比粉煤灰更細(xì)的特點(diǎn)，因而也具有更好的微骨料填充效應(yīng)。

在復(fù)合膠凝材料體系中由于石灰石粉更細(xì)，使?jié){體更為致密，降低孔隙率和減小孔隙直徑從而改善其顆粒分布，在復(fù)合膠凝材料體系中形成良好的級(jí)配，因而具備良好的填充效果。

（2）活性效應(yīng)：水化早期（28d 以前），石灰石粉基本不參與水化反應(yīng)；石灰石粉表面完整，沒(méi)有侵蝕跡象。兩種分析均說(shuō)明石灰石粉在水化早期不具備水化活性。

水化后期（28～180d）石灰石粉周圍形成水化產(chǎn)物、水解層，表面不斷侵蝕，強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。與其他水化產(chǎn)物相互疊合形成更加密實(shí)的連接，改善水泥石結(jié)構(gòu)，從而提高其強(qiáng)度和耐久性。水化180d 的石灰石粉表面已經(jīng)被嚴(yán)重侵蝕。證實(shí)石灰石粉在后期具備水化活性。

（3）加速效應(yīng)：石灰石粉在復(fù)合膠凝材料的水化和硬化過(guò)程中有加速作用，石灰石粉顆粒作為一個(gè)個(gè)成核場(chǎng)所，致使溶解狀態(tài)中的 C-S-H 遇到固相粒子并接著沉淀其上的概率有所增大，這種作用在早期表現(xiàn)顯著，而往往28d 后被忽略不計(jì)。

對(duì)于石灰石粉的加速效應(yīng)和活性效應(yīng)而言，不能將二者絕對(duì)地分開(kāi)，加速效應(yīng)和活性效應(yīng)應(yīng)是一對(duì)“孿生姐妹”，只要在水泥基材料中摻入石灰石粉，二者便同時(shí)作用于水泥基材料，它們對(duì)于水泥基材料性能的貢獻(xiàn)程度可能有所不同。例如對(duì)于普通硅酸鹽水泥，鋁酸鈣含量較少，石灰石粉對(duì)水泥膠砂早期強(qiáng)度的貢獻(xiàn)中加速效應(yīng)起主導(dǎo)作用，活性效應(yīng)可忽略不計(jì)；對(duì)于鋁酸鈣水泥，鋁酸鈣含量較多，石灰石粉對(duì)水泥膠砂后期強(qiáng)度的貢獻(xiàn)中活性效應(yīng)起主要作用，而加速效應(yīng)處于次要地位。

石灰石粉在混凝土硬化過(guò)程中具有加速作用。無(wú)論何種水泥，摻入石灰石粉后均加速了其水化，石灰石粉的細(xì)度越大，其早期抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)越明顯。

從強(qiáng)度來(lái)看，石灰石粉摻量不大時(shí)，膠砂強(qiáng)度降低幅度較??；同樣摻量（50%）石灰石粉和粉煤灰，前者的早期強(qiáng)度要高于后者。在水化早期，石灰石粉和粉煤灰均可看作惰性材料，此時(shí)便突顯出石灰石粉在復(fù)合膠凝材料水化中的加速作用。

石灰石粉和粉煤灰復(fù)摻50% 時(shí)，石灰石粉的摻量越大，早期（3d）的水化速度越快，水化放熱總量越高；甚至是與純水泥相比時(shí)，摻有50% 石灰石粉的復(fù)合膠凝材料第二放熱峰也提前了，進(jìn)一步證實(shí)了石灰石粉在復(fù)合膠凝材料水化早期具有較強(qiáng)的加速效應(yīng)。

3　復(fù)合化摻合料配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

礦物摻合料與水泥混合材料在品種和礦物成分方面基本相同，所不同的是使用方式和品質(zhì)要求。水泥混合材料與水泥熟料一起粉磨，一般達(dá)不到理想的細(xì)度，因此其優(yōu)化顆粒的填充效應(yīng)和潛在活性發(fā)揮不出來(lái)。礦物摻合料是單獨(dú)粉磨的粉體，一般而言礦物摻合料比水泥更細(xì)，而且越細(xì)的礦物摻合料活性越好。在使用方式上，礦物摻合料是在混凝土攪拌時(shí)摻入，與混凝土其他組分一同攪拌，其摻量可以根據(jù)混凝土性能要求隨時(shí)調(diào)節(jié)，使用更靈活。

為了充分發(fā)揮各種摻合料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)單一礦物摻合料自身的某些缺陷，利用兩種或兩種以上礦物摻合料材料復(fù)合產(chǎn)生的超疊加效應(yīng)可取得比單摻某一種礦物摻合料更好的效果。目前的復(fù)合摻合料主要是以兩種或三種摻合料為主（例如粉煤灰、礦渣粉、硅灰等），合理優(yōu)化配制而成。

復(fù)合摻合料的超疊加效應(yīng)能夠顯著改善混凝土的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能，同時(shí)取代部分水泥用量，也可一定程度上降低高性能混凝土成本。

由于復(fù)合摻合料涉及多種礦物摻合料，出于原材料質(zhì)量控制（避免亂摻問(wèn)題），復(fù)合摻合料檢測(cè)應(yīng)注重細(xì)度、活性指數(shù)和流動(dòng)度比等。比表面積能夠反映復(fù)合摻合料的細(xì)度，影響復(fù)合摻合料的活性。比表面積越大，復(fù)合摻合料越細(xì)，活性越高。根據(jù)復(fù)合使用的礦物原料不同，一般可用比表面積指標(biāo)控制細(xì)度，當(dāng)使用粉煤灰配制復(fù)合摻合料時(shí)，應(yīng)增加篩余指標(biāo)控制細(xì)度；活性指數(shù)是復(fù)合摻合料的重要技術(shù)指標(biāo)，反映復(fù)合摻合料對(duì)混凝土強(qiáng)度和影響；流動(dòng)度比對(duì)于工程應(yīng)用是非常重要的技術(shù)指標(biāo)，流動(dòng)度比間接反映了復(fù)合摻合料需水量指標(biāo)，復(fù)合摻合料摻含碳量大或需水量大的劣質(zhì)材料將直接影響流動(dòng)度、活性指數(shù)。

復(fù)合摻合料應(yīng)該考慮均勻性和穩(wěn)定性，避免使用摻加其它雜質(zhì)、摻假以次充好?？梢酝ㄟ^(guò)檢驗(yàn)碳酸鈣含量控制摻加其它石粉，檢驗(yàn)亞甲藍(lán)值控制土的含量，避免使用摻加其他石粉或含土較多的石灰石粉；可以采用檢驗(yàn)玻璃體含量或者燒失量的手段，避免采用摻加其它雜質(zhì)的礦渣粉；可以通過(guò)顯微鏡判斷玻璃體含量或顆粒形態(tài)，避免摻假粉煤灰。

4　復(fù)合摻合料的內(nèi)涵及技術(shù)途徑

復(fù)合摻合料的內(nèi)涵應(yīng)從以下幾點(diǎn)來(lái)理解：

（1）不是簡(jiǎn)單地兩種或幾種摻合料混合；

（2）考慮活性與惰性成分、低品質(zhì)與高品質(zhì)資源的相互疊合作用；

（3）考慮微顆粒的合理級(jí)配分布，主要提高和改善整體密實(shí)度；

（4）考慮水化反應(yīng)速度與產(chǎn)物（如凝膠類和結(jié)晶類）的匹配利于促進(jìn)其耐久性；

（5）考慮化學(xué)激發(fā)作用提高綜合性能；

（6）考慮不同品質(zhì)的資源搭配降低單位用水量和水膠比。

配合比設(shè)計(jì)調(diào)整原則：礦物摻合料的品種和摻量，應(yīng)根據(jù)其本身的品質(zhì)，結(jié)合混凝土其它參數(shù)（工作性、運(yùn)輸時(shí)間、溫度、坍落度損失）、工程性質(zhì)、結(jié)構(gòu)部位、所處環(huán)境（施工環(huán)境及環(huán)境侵蝕）等因素，宜按下列原則選擇確定：

（1）礦物摻合料摻量較大混凝土宜采用低水膠比，延長(zhǎng)混凝土驗(yàn)收齡期；

（2）對(duì)于下列情況可增加礦物摻合料的摻量：環(huán)境溫度較高、混凝土結(jié)構(gòu)體積較大時(shí)、水下工程混凝土以及有抗腐蝕要求、養(yǎng)護(hù)良好的混凝土等；

（3）對(duì)于較小截面尺寸的構(gòu)件混凝土，宜采用較小坍落度，礦物摻合料宜采用較小摻量，避免早期強(qiáng)度降低、水分蒸發(fā)水化不充分；

（4）對(duì)于下列情況應(yīng)采用降低礦物摻合料摻量：有早強(qiáng)要求或日平均環(huán)境溫度低于20℃ 條件下施工的混凝土。

配制摻礦物摻合料的混凝土?xí)r應(yīng)同時(shí)摻加外加劑，協(xié)調(diào)水泥與摻合料等各組分的匹配性，以充分發(fā)揮其組合效應(yīng)。系統(tǒng)試驗(yàn)、充分驗(yàn)證熟悉掌握原材料性能，保證工程質(zhì)量。

5　精細(xì)化施工之裂縫控制

養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土尤為重要，是含有較多礦物摻合料的膠凝材料水化反應(yīng)以及較低水膠比混凝土硬化發(fā)展的重要條件，有效養(yǎng)護(hù)才能保證澆筑后混凝土的性能正常發(fā)揮。

混凝土裂縫控制、提高耐久性（抗?jié)B性等）的最有效措施之一是加強(qiáng)早期保濕養(yǎng)護(hù)、減少混凝土表面水分散失，保持持續(xù)的表面濕潤(rùn)對(duì)減少早期開(kāi)裂和抗?jié)B性的意義怎么強(qiáng)調(diào)都不過(guò)分?；炷撂貏e是高強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)原則：初凝以前是保濕；終凝以后是補(bǔ)水。氣溫高、濕度小、風(fēng)速大的環(huán)境下，及時(shí)、正確的保濕養(yǎng)護(hù)更加重要。

大摻量礦物摻合料混凝土需要相應(yīng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，否則表層混凝土碳化問(wèn)題突出，進(jìn)而對(duì)混凝土的水化和強(qiáng)度產(chǎn)生不利的影響。

6　結(jié)語(yǔ)

摻合料復(fù)合化強(qiáng)調(diào)原材料優(yōu)選、配合比優(yōu)化、嚴(yán)格生產(chǎn)施工措施、強(qiáng)化質(zhì)量檢驗(yàn)等全過(guò)程質(zhì)量控制的理念，將復(fù)合摻合料的性能大幅度提高，既實(shí)現(xiàn)了有效供給，又提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，還解決了環(huán)境保護(hù)等一系列問(wèn)題。復(fù)合化是摻合料技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，復(fù)合摻合料技術(shù)的內(nèi)涵不僅是簡(jiǎn)單的復(fù)合，而是通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行資源整合和綜合利用的方式。

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