活性矿物掺料对高性能混凝土的影响

胡凯

摘要：混凝土作为总大宗的建筑材料，每年的使用量达到了几十亿m?，但是这其中真正高性能的混凝土比重较少，在如今提倡节约能源的前提下，高性能混凝土受到推崇，除了有高强度、高耐久性、优良的施工性外，高性能混凝土还能减少水泥的用量，节约能源。如今高性能混凝土的配制基本采用高效减水剂和活性矿物掺料的思路，活性掺料地位尤其重要，本文就活性掺料的作用做一个简单的总结

关键词：高性能混凝土；活性矿物掺料

1概述

混凝土作为建材使用最多的产品，近些年随着我国建筑事业的蓬勃发展也经历了很大的增长，同时为了满足对特定工程特定的要求，对混凝土的性能提出了更高的要求，比如特大桥梁、大型水利项目、超高层建筑及摩天大楼等。

近10多年来，国际国内出现了“高性能混凝土”这一概念，而且关于这一概念发表的论文急剧增加。它是基于混凝土工程的基本需要，在强调高强度的同时，兼顾到混凝土高耐久性和高工作性的要求而提出的。但是目前业界对于这一名词的定义并未统一。

综合相关文献资料，作者认为高性能混凝土应该具备以下：

（1）优良的施工性能；

（2）高强度，这里的强度主要指的是后期强度，而早期强度应进行必要的限制，已防止開裂等不良现象出现；

（3）高耐久性，作为高性能混凝土最重要的高耐久性与高强度有一定的相关性，但高耐久性不等于高强度。

现今配制高性能混凝土的基本思路是水泥+活性矿物掺和料+高效减水剂，其中活性矿物掺和料的作用不可替代，下面分别从高性能混凝土的三个性能分别说明活性矿物掺和料的作用。

2活性矿物掺料对混凝土施工性的影响

活性矿物掺料不但具有良好的填充作用，巨大的增强作用，而且一些矿物掺料如硅灰、粉煤灰、矿渣等对净浆、砂浆、混凝土混合料具有优异的增塑作用。表1中列出粉煤灰、矿渣、硅灰三种常用活性矿物掺料对混凝土混合料的流动性的增进作用。从表1中可以看出，在混凝土中不掺活性矿物掺料时，混合料的流动性很小，甚至坍落度为零。随着掺料的掺入，流动性增加，在某一掺量区间内则大幅度增加。随后，流动性的增加进程或减缓，或停止，或呈负增长。

3活性矿物掺料对混凝土强度的影响

活性矿物掺料对混凝土强度的提高是多方面的，作者参考相关文献，将其总结成以下三个方面：

3.1 活性矿物掺料的填充作用

之前人们往往只注重集料的级配问题，在这方面也取得了一定的共识，减少了集料的孔隙率，增强了混凝土的强度。但是，混凝土混合料中的胶凝材料（水泥+参合料）的级配问题同样应该得到重视。

通常水泥的平均粒径为20μm-30μm，小于10 μm的粒子不足。因此，水泥粒子之间填充性并不好。如果在水泥中掺入超细矿物掺料，如超细粉煤灰和超细矿渣（平均粒径3μm～6μm），则可大幅度改善胶凝材料颗粒的填充性，提高水泥石的致密度、抗渗性，并纯粹从提高水泥粒子的填充性方面提高了水泥石的强度。

3.2 活性矿物掺料的火山灰效应

在掺有活性矿物掺料的混凝土中.其胶凝材料是由水泥与掺料组成。水泥具有独立的水硬性，而有的活性矿物掺料不具有独立的水硬性，它对混凝土的强度贡献，是基于它与水泥水化反应放出的Ca（OH）2和高碱性水化硅酸盐发生火山灰反应。这种反应增加了胶凝物质数量，改善了腔凝物质的质量，掺量适度时，往往使混凝土强度提高，从而使火山灰效应清晰地展示在人们面前。这样，掺有掺料的混凝土强度由水化的强度贡献和火山灰效应的强度贡献两部分组成。

3.3 活性矿物掺料的潜在水硬性能

有些活性矿物掺料具有潜在的水硬性能，如粒化高炉矿渣、粒化电炉磷渣等。这类掺料的特征是，含有大量的CaO（约35%-48%），并含有活性SiO2和 Al3O2，Al3O2一Si O2 系中，只是CaO的含量要低一些，它们本身无独立的水硬性，但在CaO、CaSO4 的作用下，其潜在的水硬性可以被激发出来，产生缓慢的水化作用；若在Na20、K2O等碱金属化台物的激发下，会产生强烈的水化作用，形成坚强的硬化体，这就是所谓的碱矿渣胶凝材料。

4 活性矿物掺料对混凝土耐久性的影响

活性矿物掺料的掺入，由于和游离石灰及高碱度水化硅酸钙产生二次反应，生成强度更高、稳定性更优、数量更多的低碱度水化硅酸钙，改善了水化胶凝物质的组成，并减少或消除了游离石灰，对提高混凝土的耐久性作用极大。掺入高性能混凝土中的活性矿物掺料均是以超细状态下掺入的，它们填充在水泥粒子之间和界面的空隙中，使水泥石结构和界面结构更为致密，阻断了可能形成的渗透通路，使混凝土的抗渗性大幅度提高，这样，水和侵蚀介质难以进入混凝土的内部，故而耐久性大大提高。

5 活性矿物掺料的叠加效应

单一的活性矿物掺料的优良性能已经得到了行业的认同，但是活性矿物掺料的品种繁多，价格不一，并且有的地区极度缺少某些矿物掺料，因此出于经济性的考虑，矿物掺料的复合也是如今研究的重大课题。

蒲心诚研究的硅灰、矿渣、粉煤灰以一定的比例复掺，取得了比单纯掺硅灰更优火山灰效应强度，并详细论述了其中的机理。从中我们不难发现活性矿物掺料的巨大潜力。

6 小结

（1）本文给出了比较合理的高性能混凝土的定义，并从强度、工作性、耐久性三个方面分析了活性矿物掺料对混凝土的作用，对活性矿物掺和料进行了一个系统的总结；

（2）提出了活性矿物掺和料的叠加效应，对高性能混凝土矿物掺料的使用提出了科学的方法。

参考文献：

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