摘要本文首先介紹了粉煤灰、磨細礦渣和硅灰三種常見礦物外加劑的組成及特性，緊接著簡述了高性能混凝土的性能特點，最后重點討論了各種礦物外加劑對高性能混凝土性能的影響。

關鍵詞礦物外加劑 高性能混凝土 性能特點

中圖分類號:TU528文獻標識碼:A

在配制高性能混凝土時參入較大量的礦物外加劑可降低溫度、改善工作性、增進后期強度、并可以改善混凝土的內部結構，提高抗腐蝕能力，是高性能混凝土不可缺少的組分。

1 礦物外加劑

混凝土礦物外加劑是指以氧化硅、氧化鋁和其他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粉體材料。

常用的礦物外加劑品種有粉煤灰、磨細礦渣、硅灰和磨細沸石粉等，國內也習慣上稱其為摻合料。

1.1 粉煤灰

粉煤灰也叫飛灰，是由燃煤電廠煙囪收集的灰塵。一般來說，粉煤灰比水泥還細，含有大量的球狀玻璃珠(中空或實心的)以及少量的莫來石、石英等結晶物質。原狀灰的細度和電廠制煤系統及收塵裝置有關，含碳量與鍋爐性質及燃燒技術有關。粉煤灰的需水量與其組成有關，用于高性能混凝土的粉煤灰需水量之比應小于1，含碳量最好小于3%。

1.2 磨細礦渣

礦渣是在煉鐵爐中浮于鐵水表面的溶渣，排出時用水急冷，得到的水淬礦渣，生產礦渣水泥和磨細礦渣外加劑都是用的這種粒狀渣。

礦渣磨成磨細礦渣，取代混凝土中部分水泥后，流動性提高、泌水量降低、緩凝、早期強度可與硅酸鹽水泥混凝土強度相當、后期強度高及耐久性好。近年來由于高性能混凝土的開發研究，磨細礦渣外加劑得到了廣泛的應用。

1.3 硅灰

硅灰是在冶煉硅鐵合金和工業硅時產生的SiO2和Si氣體與空氣中的氧氣迅速氧化并冷凝而形成的一種超細硅質粉體材料。由于硅灰的比表面積大，參入硅灰后，混凝土的用水量增大，需改變高效減水劑的摻量來調節混凝土的用水量。由于硅灰的價格較貴，考慮到混凝土的成本，一般只有在C80級以上的混凝土中才摻入適量的硅灰。硅灰能夠填充水泥顆粒間的孔隙，同時與水化產物生成凝膠體，與堿性材料氧化鎂反應生成凝膠體。

2 高性能混凝土

20世紀90年代初期，隨著高強混凝土的應用不斷廣泛，人們發現，高強混凝土也不過是混凝土而已，而且高強度也帶來了很多缺陷，如高水化熱、脆性高更易開裂等。因此，在實際應用中重點逐漸由抗壓強度高轉移到其他性質方面，如高彈性模量、高密度、高抗滲性、高抗凍性、及抵抗其他各種環境侵蝕的能力等，這樣就提出了“高性能混凝土”這樣一個含義更廣泛的概念。區別于傳統混凝土，高性能混凝土把混凝土結構的耐久性作為首要的技術指標，目的在于通過對混凝土材料硬化前后各種性能的改善，提高混凝土結構的耐久性和可靠性。

3 礦物外加劑對高性能混凝土性能的影響

混凝土礦物外加劑的應用，正如水泥生產中應用混合材料一樣，在早期可以說主要是為了節約水泥。因此，在名稱上有“摻和料”、“摻合料”、“細摻料”等。隨著研究和應用的不斷深人，人們發現混凝土礦物外加劑不僅能節約水泥，更重要的是能改善混凝土的綜合性能，從現代混凝土技術的發展來說，礦物外加劑已成為高性能混凝土不可缺少的重要組分。在配制高性能混凝土時參入大量的礦物外加劑可降低溫度、改善工作性、增進后期強度、并可以改善混凝土的內部結構，提高抗腐蝕能力，尤其是礦物外加劑抑制混凝土堿—集料反應的作用已引起了研究人員的關注。礦物外加劑在高性能混凝土中的作用主要有如下幾部分:

3.1 改善新拌混凝土的和易性和工作性能

大部分礦物外加劑具有比水泥更細的顆粒，能填充水泥顆粒間的孔隙，比表面積大，吸附能力強，因而能有效改善新拌混凝土的粘聚性和保水性。其中礦粉、沸石粉和磨細石灰石粉在摻量適當時，還能提高混凝土的流動性;粉煤灰中由于含有部分玻璃微珠，細度和摻量適當時也能提高混凝土的流動性;硅灰的需水量大，但摻量不超過5%時，對混凝土的流動性基本沒影響，而能夠有效地降低混凝土的粘性和內聚力，從而改善混凝土的可泵性、振搗密實性及抹平性能。

3.2 降低混凝土水化溫升

混凝土內部的大小取決于水泥用量、水膠比、構件尺寸、集料的種類和用量等。為了使很低水膠比的混凝土有足夠的流動性，就要用較多的水泥，則會產生較大的溫升。參入礦物細摻料后，由于水泥熟料的相對減少，水泥水化總熱量就會減少，從而可降低混凝土的溫升，對大體積混凝土的溫度裂縫控制十分有利。但是，參入硅灰并不降低溫升，反而溫升稍有提前，這是由于超細的硅灰微粉在混凝土中反應很快造成的。磨細的礦渣的比表面積過大時也會有這樣的效果，這一點應引起注意。對于需嚴格控制溫升而又有強度要求的工程，可將硅灰、磨細礦渣等較高活性的細摻料同粉煤灰、磨細石灰石粉、磨細石英砂粉等復合使用。(下轉第74頁)(上接第70頁)

3.3 調整實際構件中混凝土的強度發展

摻入不同的礦物外加劑對混凝土的強度會有不同的影響。在相同的水灰比下，硅灰能有效提高混凝土的早期強度;經超細磨的微礦粉也能提高混凝土的早期強度;而粉煤灰、沸石粉等會使混凝土的早期強度略有下降，而后期強度卻均有較大的持續增長。因需水量小還可以降低水灰比，所以在達到相同坍落度的情況下，混凝土的早期強度實際上也不會降低。

3.4 提高抗腐蝕能力，增強混凝土耐久性

由于礦物外加劑的細骨料填充效應和后期水化作用，一方面能改善混凝土的孔結構，使孔結構細化，均勻性增加、密實度提高，從而提高抗腐蝕能力。另一方面，由于礦物外加劑改變了水泥的部分水化產物和結構，如氫氧化鈣晶體量減少，而水化硅酸鈣等凝膠體增加，從而提高混凝土的抗腐蝕能力。再者，偏高嶺土、硅灰、沸石粉等對鉀、鈉和氯離子具有極強的吸附能力，從而有效抑制混凝土的堿—骨料反應和提高對鋼筋的保護作用。因此，摻入礦物外加劑可提高混凝土的耐久性。

3.5 提高混凝土的抗裂性能

有大量試驗研究表明，粉煤灰、礦粉和沸石粉能減小混凝土的早期收縮，提高混凝土的抗裂性能。

4 結束語

礦物外加劑屬于新型生態環境材料，具有廣闊的發展前景，礦物外加劑具有良好的技術經濟性能，是建材建工和冶金業技術創新的經濟生長點;改性型向功能型發展的礦物外加劑作為新型生態環境膠凝材料的生產和應用技術將會有大幅提高。總之，礦物外加劑的開發和在高性能混凝土中的應用肯定將會更多地采用優化模式，其礦物外加劑的新品種和數目也會日漸增多，因此，也需要提高相應的標準規范，以指導其新產品在高性能混凝土中的應用。

參考文獻

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