混凝土組成材料

混凝土組成材料的質(zhì)量控制內(nèi)容提要1.水泥(礦物組成、生產(chǎn)、品種及應(yīng)用)2.集料性質(zhì)及有害雜質(zhì)的控制

2.1粗集料2.2細(xì)集料(河砂、機(jī)制砂、海砂)3.礦物摻合料性質(zhì)與應(yīng)用

3.1粉煤3.2礦粉3.3硅灰3.4偏高嶺土4.外加劑

4.1萘系高效減水劑

4.2聚羧酸系高性能減水劑(水泥與外加劑相容性)

4.3引氣劑

4.4膨脹劑5.拌合用水水泥水泥：加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的細(xì)粉狀水硬性膠凝材料，通稱為水泥。分類：通用水泥：Portlandcement,ordinaryPortlandcement,Portlandblastfurnace-slagcement,Portlandpozzolanacement,Portlandfly-ashcement,compositePortlandcement,etc.專用水泥：oilwellcement,masonrycement,etc.特性水泥：highearlystrengthPortlandcement,sulfateresistingPortlandcement,moderateheatPortlandcement,sulphoaluminateexpansivecement,etc.

一.水泥定義、技術(shù)指標(biāo)要求（一）定義1.硅酸鹽水泥：凡由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。不摻加混合材料的稱為Ⅰ型硅酸鹽水泥，代號(hào)為P.Ⅰ;在硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻加不超過水泥質(zhì)量5%石灰石或?；郀t礦渣混合材的稱為Ⅲ型硅酸鹽水泥，代號(hào)為p.Ⅱ.2.普通硅酸鹽水泥:凡由硅酸鹽水泥熟料,6~20%混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為普通硅酸鹽水泥,簡(jiǎn)稱普硅水泥,代號(hào)P.O.摻混合材時(shí),最大摻量不超過20%,其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰可不超過水泥質(zhì)量10%的非活性混合材料來代替.摻非活性混合材時(shí)最大摻量不得超過水泥質(zhì)量10%.(二).組成材料a.硅酸鹽水泥熟料:凡以適當(dāng)成分的生料,燒至部分熔融,所得以硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物稱為硅酸鹽水泥熟料.b.石膏c.活性混合材料:粉煤灰,火山灰,?；郀t礦渣;d.非活性混合材料:泛指無活性的材料,如:石灰石,砂巖,以及活性指標(biāo)低于活性混合材料要求的粉煤灰,火山灰,爐渣等.e.窯灰(三)標(biāo)號(hào)硅酸鹽水泥分為:42.5R,52.5,52.5R,62.562.5R,72.5R六個(gè)標(biāo)號(hào)；普硅水泥分為42.5,42.5R,52.5,52.5R,62.5,62.5R六個(gè)標(biāo)號(hào)。(四）技術(shù)要求1.不溶物：Ⅰ型硅酸鹽水泥不溶物不得超過0.75%;Ⅱ型硅酸鹽水泥中不溶物不超過1.5%。2.MgO：水泥中MgO≤5.0%;若水泥壓蒸安定性試驗(yàn)合格,MgO可放寬6.0%.3.SO3:水泥中SO3≤3.5%.4.Loss:：Ⅰ型硅酸鹽水泥≤3.0%;Ⅱ型硅酸鹽水泥≤3.5%;普硅≤5.0%.5.細(xì)度:硅酸鹽水泥比表面積大于300m2/kg,普通0.08mm方孔篩篩余小于10.0%.6.凝結(jié)時(shí)間:硅酸鹽水泥的初凝≥45min,終凝≤6.5h;普硅水泥的初凝≥45min,終凝≤10h;7.安定性:用沸煮法檢驗(yàn)必須合格.8.強(qiáng)度:各齡期強(qiáng)度不得小于表中所給的值.9.堿:水泥中堿含量不得大于0.6%或由供需雙方商定.二.熟料化學(xué)成分及礦物組成(一)化學(xué)成分四種主要氧化物:CaO,SiO2,Al2O3,Fe2O3,其總量大于95%,一般硅酸水泥熟料各氧化物含量波動(dòng)范圍為:CaO62~67%,SiO220~24%,Al2O34~7,Fe2O32.5~6.0%;白色硅酸鹽水泥熟料中Fe2O3必須小于0.5%,SiO2高于24%,甚至可達(dá)27%.(二)礦物組成四種礦物主要是:硅酸三鈣,3CaO.SiO2,簡(jiǎn)寫C3S;

硅酸二鈣,2CaO.SiO2,簡(jiǎn)寫C2S;

鋁酸三鈣,3CaO.Al2O3,簡(jiǎn)寫C3A;

鐵鋁酸四鈣,4CaO.Al2O3.Fe2O3,簡(jiǎn)寫C4AF;此外,熟料中還有:f-CaO,和MgO,含堿礦物及玻璃體.硅酸鹽礦物:C3S+C2S約75%.熔劑礦物:C3A和C4AF,以及氧化鎂,堿等.鋁酸三鈣(C3A)在熟料中含量約在7~15%的范圍內(nèi),結(jié)晶完善的C3A呈立方,八面體或十二面體.一般成玻璃相或不規(guī)則微晶體.在反光鏡下,快冷呈點(diǎn)滴狀,慢冷呈矩形或柱形,常因反光能力差,呈暗灰色,故稱黑色中間相.C3A水化迅速,放熱多,凝結(jié)很快,硬化快,強(qiáng)度3d內(nèi)就發(fā)揮出來,但絕對(duì)值不高,以后幾乎不增長(zhǎng),甚至倒縮.干縮變形大,抗硫酸鹽性能差。C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)三、水泥生產(chǎn)生產(chǎn)工藝：兩磨一燒(生料磨、水泥磨、熟料煅燒)1.立窯2.窯外分解窯摻混合材硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及其性能密度小?顏色較淡凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)?耐熱性較好，與鋼筋粘結(jié)力強(qiáng)水化熱低?抗硫酸鹽性能較好對(duì)溫度敏感?標(biāo)準(zhǔn)稠度受混合材種類影響較大耐水性稍好?抗凍性及抗大氣穩(wěn)定性較差礦渣水泥的泌水性大火山灰水泥干燥收縮率大過早干燥及干濕交替對(duì)水泥強(qiáng)度發(fā)展不利少用熟料多摻混合材，可顯著降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益

石膏的種類與作用石膏種類有：天然二水石膏，又稱軟石膏或生石膏，分子式為：CaSO4.2H2O；天然無水石膏，又稱天然硬石膏，分子式為：CaSO4;半水石膏，分子式為：CaSO4.1/2H2O;石膏不僅可調(diào)節(jié)其凝結(jié)時(shí)間，還可以改善水泥的一系列性能，如提高水泥的強(qiáng)度，改善水泥的耐蝕性、抗凍性、抗?jié)B性，降低干縮變形等。石膏摻量太少，起不到緩凝的作用；但摻量太多，會(huì)在水泥水化后期繼續(xù)形成鈣礬石，造成安定性不良?？赏ㄟ^試驗(yàn)，確定最佳石膏加入量。GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》1.普通水泥:強(qiáng)度等級(jí)取消了32.5MPa,只有42.5MPa以上.2.礦渣水泥:分為兩類,P.S.A:熟料+石膏摻量(50~80%),高爐礦渣摻量20~50%,P.S.B:熟料+石膏摻量(30~50%),礦渣摻量50~70%;礦渣水泥的三氧化硫含量可放松至4.0%,其它水泥仍為3.5%3.水泥中氯離子含量不得超過萬分之六(0.06%).水泥的主要物理指標(biāo)項(xiàng)目影響因素表示方法主要作用細(xì)度熟料的易磨性、混合料的易磨性及摻量等篩余（80um方孔篩）或比表面積影響水泥的凝結(jié)硬化速度、強(qiáng)度、干縮性、水化熱等需水性熟料成分、水泥的細(xì)度、混合材種類及摻量等1）凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量2）水泥膠砂流動(dòng)度1）水泥水化2）具有流動(dòng)性，便于施工凝結(jié)時(shí)間熟料的成分和礦物含量，水泥細(xì)度、石膏摻量、混合材的摻量等初凝時(shí)間和終凝時(shí)間影響砂漿和混凝土的凝結(jié)硬化速度安定性f-CaO、游離氧化鎂、SO31）沸煮法2）壓蒸法反映水泥硬化后體積變化均勻性2.集料集料占混凝土中體積的70%~80%。集料需要具有足夠高的硬度和強(qiáng)度、不含有害雜質(zhì)、化學(xué)穩(wěn)定性好。

集料性質(zhì)對(duì)混凝土性能的影響（1）顆粒形態(tài)與級(jí)配2.1粗集料對(duì)混凝土性能的影響工作性密實(shí)性力學(xué)性能對(duì)于泵送和高性能混凝土影響尤其嚴(yán)重(2)顆粒形狀及表面特征粗骨料的顆粒形狀和表面特征對(duì)水泥混凝土的性能有顯著的影響。通常，骨料顆粒有渾圓狀、多棱角狀、針狀和片狀四種類型的形狀。其中，較好的是接近球體或立方體的渾圓狀和多棱角狀顆粒。而呈細(xì)長(zhǎng)和扁平的針狀、片狀顆粒對(duì)水泥混凝土的和易性、強(qiáng)度和穩(wěn)定性等性能均有不良影響，因此，在粗骨料中應(yīng)限制針、片狀顆粒含量。卵石、碎石顆粒的長(zhǎng)度大于該顆粒所屬相應(yīng)粒級(jí)平均粒徑2.4倍的為針狀顆粒；厚度小于平均粒徑0.4倍的為片狀顆粒。平均粒徑指該粒級(jí)上、下限粒徑的平均值。針、片狀顆粒含量按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的針、片狀規(guī)準(zhǔn)儀來逐粒測(cè)定，凡顆粒長(zhǎng)度大于針狀規(guī)準(zhǔn)儀上相應(yīng)間距者為針狀顆粒；顆粒厚度小于片狀規(guī)準(zhǔn)儀上相應(yīng)孔寬者，為片狀顆粒。根據(jù)GB/T14685規(guī)定，卵石和碎石中針、片狀含量應(yīng)符合要求。碎石具有棱角，表面粗糙，與水泥粘結(jié)較好；卵石多為圓形，表面光滑，與水泥的粘結(jié)較差。在水泥用量和水用量相同的情況下，碎石拌制的混凝土流動(dòng)性較差，但強(qiáng)度較高，而卵石拌制的混凝土則流動(dòng)性較好，但強(qiáng)度較低。(3)最大粒徑粗骨料中公稱粒徑的上限稱為該粒級(jí)的最大粒徑（maximumsize）。當(dāng)骨料粒徑增大時(shí)，其表面積隨之減小，保證一定厚度潤(rùn)滑層所需的水泥漿或砂漿的數(shù)量也相應(yīng)減少，所以粗骨料的最大粒徑應(yīng)在條件許可下，盡量選大些。但骨料最大粒徑受結(jié)構(gòu)配筋疏密的限制，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ50204）的規(guī)定，混凝土粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的，同時(shí)不得大于鋼筋最小凈距的；對(duì)于混凝土實(shí)心板，可允許采用最大粒徑達(dá)板厚的骨料，但最大粒徑不得超過50mm。對(duì)于泵送混凝土，碎石最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，宜小于或等于1：3，卵石宜小于或等于1：2.5。石子粒徑過大，對(duì)運(yùn)輸和攪拌都不方便。骨料在飽和面干狀態(tài)時(shí)的含水率，稱為飽和面干吸水率。(4)骨料的飽和面干吸水率骨料在飽和面干狀態(tài)時(shí)的含水率，稱為飽和面干吸水率。顆粒級(jí)配（GB/T14685-2011《建設(shè)用卵石、碎石》）項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類針片狀顆粒（按重量計(jì)，％）<5<15<25針片狀顆粒含量表觀密度、松散堆積密度、空隙率項(xiàng)目技術(shù)要求表觀密度>2500㎏/m3松散堆積密度>1350㎏/m3空隙率<47%強(qiáng)度與堅(jiān)固性a.巖石抗壓強(qiáng)度項(xiàng)目指標(biāo)（水飽和狀態(tài)）火成巖變質(zhì)巖水成巖抗壓強(qiáng)度（MPa）≥1008060b.壓碎指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類碎石壓碎指標(biāo)，＜102030卵石壓碎指標(biāo)，＜121616c.堅(jiān)固性采用硫酸鈉溶液法進(jìn)行試驗(yàn)，卵石和碎石經(jīng)5次循環(huán)后，其重量損失應(yīng)符合下表要求。項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類重量損失（％）<5<8<12（3）含泥量和泥塊含量項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（按質(zhì)量計(jì)）（％）<0.5<1.0<1.5泥塊含量（按質(zhì)量計(jì)）（％）<0<0.2<0.5（4）有害物質(zhì)卵石和碎石中不應(yīng)混有草根、樹葉、塑料、煤塊和爐渣等雜物。項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類有機(jī)物合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3重量計(jì)）（％）<0.5<1.0<1.0堿-骨料反應(yīng)堿-骨料反應(yīng)：是由混凝土中的某些骨料與水泥和其他來源的堿(如外加劑等)在水的長(zhǎng)期作用下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，引起混凝土體積膨脹開裂，甚至破壞。這些能夠與堿起化學(xué)反應(yīng)的礦物稱為堿活性礦物，含有堿活性礦物的骨料稱為堿活性骨料。堿-骨料反應(yīng)分為兩類：堿-硅酸反應(yīng)和堿-碳酸鹽反應(yīng)。堿-硅酸反應(yīng)是混凝土中的堿與骨料中的活性SiO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成堿的硅酸鹽凝膠，凝膠體積大于反應(yīng)前的SiO2體積，凝膠吸水腫脹引起混凝土開裂。堿-碳酸鹽反應(yīng)是混凝土中的堿與活性碳酸鹽骨料中所含的白云石晶體發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致混凝土膨脹開裂。含有活性SiO2的巖石在我國(guó)分布較廣，活性礦物的品種有：蛋白石、玉髓、瑪瑙、鱗石英、方石英，酸性或中性玻璃體的陷晶質(zhì)火山巖，如流紋巖、安山巖及凝灰?guī)r等，其中蛋白石質(zhì)的SiO2可能活性最大。一般的碳酸鹽巖石---石灰?guī)r和白云巖是非活性的，只有粘土質(zhì)白云石質(zhì)石灰?guī)r才可能發(fā)生堿-碳酸鹽反應(yīng)。石場(chǎng)破碎及篩分設(shè)備盡量選用錘式或反擊式破碎機(jī)的石料，少選或不選顎式破碎機(jī)的石料。2.2細(xì)集料

由自然風(fēng)化、水流搬運(yùn)和分選后堆積形成或經(jīng)機(jī)械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75㎜的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖石、風(fēng)化巖石的顆粒。砂按產(chǎn)源分為天然砂、人工砂、海砂兩類：天然砂：包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂等；人工砂：包括機(jī)制砂、混合砂。（1）顆粒級(jí)配

在混凝土中砂子之間的空隙是由水泥漿填充，為達(dá)到節(jié)約水泥和提高強(qiáng)度的目的，就應(yīng)當(dāng)盡量減少砂子之間的空隙。砂按細(xì)度模數(shù)分為粗砂（3.7~3.1）、中砂（3.0~2.3）、細(xì)砂（2.2~1.6）特細(xì)砂(小于1.6)四種規(guī)格。上圖表示不同粒徑細(xì)骨料的搭配情況。

細(xì)集料的級(jí)配曲線有三個(gè)區(qū)，分別對(duì)應(yīng)粗砂或偏粗砂、中砂和細(xì)砂或偏細(xì)砂。一般以II區(qū)的砂率作為基準(zhǔn)，當(dāng)砂子處于I區(qū)（偏粗）時(shí)，應(yīng)采用較大砂率。當(dāng)砂子處于III區(qū)（偏細(xì)）時(shí)，應(yīng)采用較小砂率。砂子的實(shí)際級(jí)配可稍有超出分界線，但其總百分?jǐn)?shù)不應(yīng)大于5％?，F(xiàn)場(chǎng)考察表明，有些地區(qū)混凝土下部結(jié)構(gòu)的風(fēng)蝕情況比較嚴(yán)重。為提高混凝土抗風(fēng)蝕能力，要控制小于0.08mm的細(xì)砂的含量，以不超過3％為宜。

顆粒級(jí)配要求篩孔（㎜）Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū)9.50004.7510~010~010~02.3635~525~015~01.1865~3550~1025~00.685~7170~4140~160.395~8092~7085~550.15100~90100~90100~90（2）含泥量和泥塊含量項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（按重量計(jì)）%＜1.0＜2.0＜3.0泥塊含量（按重量計(jì)）％0＜1.0＜2.0a.天然砂含泥量和泥塊含量（3）有害物質(zhì)

砂不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊、爐渣等雜物。砂中如含有云母、有機(jī)物、輕物質(zhì)、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等。項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類云母（按重量計(jì),%)＜1.02.02.0輕物質(zhì)（按重量計(jì),%)＜1.01.01.0有機(jī)物（比色法）＜合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3重量計(jì),%)＜0.50.50.5氯化物（以氯離子重量計(jì),%)＜0.010.020.06砂的有害物質(zhì)含量限制人工砂(機(jī)制砂)機(jī)制砂的定義是：由機(jī)械破碎、篩分制碭，粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖，風(fēng)化巖石的顆粒?；旌仙暗亩x是：由機(jī)制砂和天然砂混合制成的砂。這里混合物砂沒有規(guī)定混合比例，只要求能滿足混凝土各項(xiàng)性能的需要。但必須指出，一旦使用混合砂，無論天然砂的比例占多大，都應(yīng)當(dāng)執(zhí)行人工砂的技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法。機(jī)制砂的自身主要特點(diǎn)是；目前基本為中粗砂，細(xì)度模數(shù)在2.6—3.6之間，顆粒級(jí)配穩(wěn)定、可調(diào)，含有一定量的石粉，一般150um的篩余有所增加；表面粗糙，棱角尖銳。但由于全國(guó)各地機(jī)制砂的生產(chǎn)礦源的不同、生產(chǎn)加工機(jī)制砂的設(shè)備和工藝不同，生產(chǎn)出機(jī)制砂粒型和級(jí)配可能會(huì)有很大的區(qū)別。制砂的巖石：制砂的巖石一般有花崗巖，玄武巖，天然河卵石，安山巖，輝綠巖，閃長(zhǎng)巖，砂巖，石灰?guī)r等品種。其制成的砂按巖石的種類不同，有不同的強(qiáng)度和不同的用途。人工砂與天然砂比較由人工砂本身的特點(diǎn)所決定，與條件相同天然砂相比，在配比設(shè)計(jì)、其它材料成型養(yǎng)護(hù)條件都相同的情況下，用人工砂配置出混凝土的特點(diǎn)是：坍落度減小，混凝土28d標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度提高；如保持坍落度不變，則需水量增加；但在不增加水泥的前提下水灰比變大后，一般情況下，混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度并不降低。按天然砂的規(guī)律進(jìn)行混凝土配比設(shè)計(jì)，人工砂的需水量大，和易性稍差，易產(chǎn)生泌水，特別在水泥用量少的低強(qiáng)度等級(jí)混凝土中表現(xiàn)明顯；而如果根據(jù)人工砂的特點(diǎn)進(jìn)行混凝土配比設(shè)計(jì)，通過合理利用人工砂中的石粉、調(diào)整人工砂的砂率，是完全可以配制出和易性很好的混凝土。普通混凝土配比設(shè)計(jì)規(guī)程的配比設(shè)計(jì)方法完全適用于人工砂。最適合配制混凝土的人工砂細(xì)度模數(shù)為2.6-3.0，級(jí)配為2區(qū)。人工砂在配制添加外加劑的混凝土?xí)r，對(duì)外加劑的反應(yīng)比天然砂敏感。人工砂配制的高強(qiáng)度泵送混凝土在泵送過程中不易堵泵。正確使用人工砂的混凝土密實(shí)度大、抗?jié)B、抗凍性能好，其它物理力學(xué)性能和長(zhǎng)期耐久性均能達(dá)到設(shè)計(jì)使用要求。人工砂特別適于配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土、高性能混凝土和泵送混凝土。人工砂應(yīng)用與發(fā)展前景應(yīng)用方面：目前，我國(guó)最大的三峽工程、黃河小浪底工程均使用人工砂配制混凝土。在已有的工程實(shí)踐中，人工砂配制出了從C10—C70的普通混凝土和泵送混凝土，泵送最大高度達(dá)400m；配制出跨度達(dá)64m的預(yù)應(yīng)力混凝土梁。在試驗(yàn)室設(shè)計(jì)強(qiáng)度C100的混凝土90天實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到155Mpa。人工砂可以廣泛應(yīng)用在混凝土、砂漿和制品中。據(jù)來自中國(guó)砂石協(xié)會(huì)的信息表明，近年來我國(guó)砂石業(yè)整體保持穩(wěn)定發(fā)展勢(shì)頭，天然砂石的開采、使用得到控制，人工（或機(jī)制）砂石逐步進(jìn)入市場(chǎng)。人工砂應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)大也表明我國(guó)砂石業(yè)整體水平在提高。發(fā)展前景：我國(guó)在20世紀(jì)60年代中期，就開始了對(duì)機(jī)制砂的研究，進(jìn)入90年代后，京、津、滬、渝等地已有了機(jī)制砂生產(chǎn)線，但機(jī)制砂的應(yīng)用水平仍較為低下，直至2002年起實(shí)施的GB/T14684-2001《建筑用砂》中，才首次增加了機(jī)制砂種類，并由此確定了機(jī)制砂的定義、技術(shù)要求以及檢驗(yàn)方法等。發(fā)展趨勢(shì)a.保護(hù)環(huán)境的需要隨著基本建設(shè)的日益發(fā)展，特別是近十年超常規(guī)、跨越式發(fā)展，我國(guó)很多地區(qū)有限的經(jīng)過幾十萬年形成的天然砂資源幾乎用盡，影響了建設(shè)工程的進(jìn)展。同時(shí)在巨大經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下，存在嚴(yán)重亂采亂挖情況，改變了河道走向，影響河堤安全，破壞魚類生存環(huán)境，影響防洪，污染地下水質(zhì)，影響景觀。在古干河道開采，破施，同時(shí)天然砂的生產(chǎn)方式落后，造成砂質(zhì)量混亂與下降，直接影響工程質(zhì)量。b.高性能混凝土技術(shù)發(fā)展的需要隨著混凝土技術(shù)的迅速發(fā)展，高性能混凝土和結(jié)構(gòu)性高強(qiáng)度混凝土的耐久性等綜合性能對(duì)砂石骨料的質(zhì)量要求越來越高，要求骨料具有穩(wěn)定的質(zhì)量，良好的級(jí)配和粒型。而能滿足其要求的天然砂數(shù)量越來越少，甚至沒有，嚴(yán)重的制約了我國(guó)高性能混凝土的發(fā)展。影響了混凝土的耐久性，進(jìn)一步造成能源和資源的浪費(fèi)。將優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂作為我國(guó)新的建材資源，完全符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、美麗中國(guó)和可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策。c.社會(huì)發(fā)展過程的需要從天然砂的使用發(fā)展到機(jī)制砂，是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國(guó)貴州等地區(qū)無天然砂資源，使用機(jī)制砂已有幾十年的歷史，并有自己的地方標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)周邊地區(qū)和國(guó)家，如香港、臺(tái)灣、日本、韓國(guó)等過去用經(jīng)處理的海沙，為了保護(hù)環(huán)境，20年前已經(jīng)基本停止使用，而從中國(guó)進(jìn)口水洗海沙、河沙和機(jī)制砂。歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家使用機(jī)制砂用于混凝土和干拌砂漿已有四十多年歷史，并且不斷發(fā)展壯大。3.礦物摻合料

礦物摻合料在混凝土中的作用：1.改善工作性；2.降低水化熱；3.降低水泥用量，降低成本；4.提高混凝土的后期強(qiáng)度，改善混凝土耐久性。3.1粉煤灰粉煤灰是用煤粉爐發(fā)電的電廠排放出的煙道灰,由大部分直徑以μm計(jì)的實(shí)心和中空玻璃微珠以及少量的莫來石、石英等結(jié)晶物質(zhì)所組成。粉煤灰的活性主要來自低鐵玻璃體，其含量高，活性高；粉煤灰中石英、莫來石、赤鐵礦、磁鐵礦不具有活性，這些礦物含量多時(shí)，粉煤灰的活性下降。粉煤灰的顆粒形狀及大小，對(duì)粉煤灰的活性也有較大影響；細(xì)小的密實(shí)球形玻璃體含量愈高，粉煤灰的活性也愈高，其需水量也低；不規(guī)則的多孔玻璃體含量多，粉煤灰的需水量增高，活性下降。

未燃炭粒增多，需水量增多，由其制成的水泥強(qiáng)度也低。在相同水膠比下，粉煤灰的摻量不超過20%時(shí)，對(duì)混凝土性能影響不大，只是混凝土的溫升稍有降低。只有摻量超過25%時(shí)，粉煤灰對(duì)混凝土的性能才會(huì)有明顯的改善。當(dāng)使用粉煤灰時(shí)，要改變?cè)浜媳龋荒苤挥梅勖夯襾砣〈?，要根?jù)達(dá)到一定的目標(biāo)強(qiáng)度和工作性時(shí)粉煤灰摻量和水膠比的關(guān)系來確定混凝土的配合比。粉煤灰粉煤灰在混凝土中水化照片粉煤灰在混凝土中水化照片3.2礦渣粉粒化高爐礦渣簡(jiǎn)稱礦渣，它是在高爐冶煉生鐵時(shí)，因比鐵水輕，浮在鐵水的上面，定期從排渣口排出后，經(jīng)急冷處理使之成為粒狀顆粒而形成的。除在水淬時(shí)形成的大量玻璃體外，礦渣中還含有鈣鎂鋁黃長(zhǎng)石和很少量的硅酸一鈣或硅酸二鈣等結(jié)晶態(tài)組分，因此它具有微弱的自身水硬性。粒徑大于45μm的礦渣顆粒很難參與水化反應(yīng)，故高性能混凝土的礦渣應(yīng)粉磨至表面積超過400m2/kg,以較充分地發(fā)揮其活性,減小泌水性。礦渣磨得越細(xì),其活性越高,摻入混凝土中后,早期產(chǎn)生水化熱越大,越不利于降低混凝土的溫升;當(dāng)?shù)V渣的比表面積超過400m2/kg后,用于很低水膠比的混凝土中時(shí),混凝土早期的自收縮隨摻量的增加而增大。礦渣粉磨越細(xì),消耗的電能越大,成本越高;摻量越大,則低水膠比的高性能混凝土拌和物越粘稠,因此,磨細(xì)礦渣的比表面積不宜過細(xì),而應(yīng)綜合考慮其利弊。用于大體積混凝土?xí)r,礦渣的比表積以不超過500m2/kg為宜;超過500m2/kg的,宜用于水膠比不很低(不低于0.3)的非大體積混凝土。磨細(xì)礦渣的最佳摻量為30~50%。礦渣粉3.3硅灰硅灰是指用高純度石英冶煉金屬硅和硅鐵合金的工廠從煙塵收集的超細(xì)粉末，呈無定形的球狀玻璃顆粒。硅灰比表面積非常大，平均粒徑小于0.1μm，比水泥顆粒細(xì)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。硅灰中SiO2含量依所生產(chǎn)合金的類型而不同，在很寬的范圍內(nèi)變動(dòng)，高的可達(dá)90~98%，最低的只有25~54%。隨著SiO2含量的增加，硅灰中堿和碳等有害雜質(zhì)的含量和燒失量下降，故質(zhì)量越好的硅灰，SiO2的含量越大。用于混凝土中的硅灰，SiO2含量應(yīng)大于90%，其中活性的（在飽和石灰水中可溶）SiO2應(yīng)達(dá)40%以上，因而具有很高的活性。以10%硅灰等量取代水泥，混凝土強(qiáng)度可提高25%以上。一般將硅灰的摻量控制在5~10%，并用高效減水劑來調(diào)節(jié)需水量。主要是由于摻入的硅灰越多，需水量越大，自收縮增大。在我國(guó)，硅灰的產(chǎn)量很低，目前價(jià)格也很高，出于經(jīng)濟(jì)的考慮，一般混凝土強(qiáng)度低于80MPa時(shí)，都不考慮摻用硅粉。3.4偏高嶺土偏高嶺土（metakaolin，簡(jiǎn)稱MK）是以高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O,AS2H2)為原料，在適當(dāng)溫度下（600～900℃）經(jīng)脫水形成的無水硅酸鋁（Al2O3·2SiO2

，AS2）。高嶺土屬于層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，層與層之間由范德華鍵結(jié)合，OH-離子在其中結(jié)合得較牢固。高嶺土在空氣中受熱時(shí)，會(huì)發(fā)生幾次結(jié)構(gòu)變化，，加熱到大約600℃時(shí)，高嶺土的層狀結(jié)構(gòu)因脫水而破壞，形成結(jié)晶度很差的過渡相———偏高嶺土。由于偏高嶺土的分子排列是不規(guī)則的，呈現(xiàn)熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài)，在適當(dāng)激發(fā)下具有膠凝性。偏高嶺土是一種高活性礦物摻合料，是超細(xì)高嶺土經(jīng)過低溫煅燒而形成的無定型硅酸鋁，具有很高的火山灰活性，主要用作混凝土外加劑，也可制作高性能的地質(zhì)聚合物。

4.外加劑

混凝土所用外加劑產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合GB/T8076-2008《混凝土外加劑》與TB10424-2010《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》等所規(guī)定的要求，并與選定的水泥有較好的適應(yīng)性。在選用外加劑時(shí)應(yīng)根據(jù)使用部位、混凝土技術(shù)要求及其施工工藝，確定所需外加劑品種和性能。決定外加劑的幾個(gè)因素：與水泥適應(yīng)好、減水率較高、坍落度損失小、質(zhì)量穩(wěn)定。在經(jīng)濟(jì)方面，不應(yīng)單從減水劑價(jià)格進(jìn)行評(píng)價(jià)，而應(yīng)從其摻量、使用效果等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

減水劑結(jié)構(gòu)減水劑的作用機(jī)理高效減水劑的品種1.木質(zhì)素系減水劑2.萘系減水劑:是用萘或萘的同系物為原料，經(jīng)磺化與甲醛綜合而成。其主要成分為芳香族磺酸鹽醛類縮合物，屬陰離子表面活性劑。3.氨基磺酸鹽減水劑:是將對(duì)氨基苯磺酸鈉、苯酚、甲醛等原料按一定比例在適宜的溫度下合成而制得的一種氨基磺酸鹽甲醛縮合物。4.聚羧酸鹽減水劑:主要原料有三種，一是甲基丙烯酸，二是丙烯酸，三是無水馬來酸酐。聚羧酸鹽減水劑代表了今后減水劑的發(fā)展方向。使用外加劑的注意事項(xiàng)

混凝土的每一種性能幾乎都可以通過摻外加劑得到一定的改善，制造混凝土?xí)r要根據(jù)其所需目的有選擇性的選用。在這里要強(qiáng)調(diào)的是，混凝土外加劑不是萬能的，對(duì)于配合比設(shè)計(jì)不良或混凝土操作草率等原因，外加劑是無能為力的。如果不了解所使用的外加劑性能，其后果相當(dāng)嚴(yán)重，因此，對(duì)于使用者必須注意以下幾個(gè)方面：1．所用外加劑必須有規(guī)范的說明書，其質(zhì)量必須符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如減水劑應(yīng)符合《混凝土外加劑》（GB8075）的規(guī)定。外加劑生產(chǎn)廠家提供的資料應(yīng)該包括：①有效組分的濃度；②產(chǎn)品的物理性質(zhì)；③對(duì)混凝土性能的主要影響；④可能產(chǎn)生的附加影響（有利或有害）；⑤可能出現(xiàn)的有害物質(zhì)及其含量，如氯化物、硫酸鹽、硫化物、硝酸鹽等；⑥PH值；⑦對(duì)使用者可能產(chǎn)生的危害；⑧添加方法；⑨摧薦摻量、最大劑量；⑩貯存條件及保存期限。2．外加劑與所使用的水泥相容性問題。根據(jù)外加劑制造商推薦的摻入量和使用規(guī)程，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試配。因?yàn)橥饧觿┑臏?zhǔn)確效果取決于許多因素：水泥組成、骨料特性和所含雜質(zhì)、配合比、攪拌形式、攪拌時(shí)間、加入時(shí)間、環(huán)境條件等。3．對(duì)改善混凝土流動(dòng)性的外加劑來說，不僅要評(píng)價(jià)新拌混凝土工作性的改善程度，而且要評(píng)價(jià)其經(jīng)時(shí)損失。4．采取有效措施，確保外加劑準(zhǔn)確計(jì)量。這對(duì)常規(guī)用量小于水泥0.1%的引氣劑和化學(xué)外加劑特別重要，如果采取的措施不當(dāng)，很容易過量，其后果可能引起巨大損失。5．外加劑對(duì)混凝土的其他性能的影響應(yīng)一并加以考慮，特別是一些不利的影響，如影響混凝土久性等。原則：1.選定水泥，選擇減水劑；2.選高濃，不選低濃(有效成分少，含水量大)；3.選減水率高的，不選減水率低的；4.選水劑，不選粉劑。相容性問題：水泥礦物組成的影響；

水泥調(diào)凝劑石膏的形態(tài)的影響[半水石膏、無水石膏(硬石膏)、有些水泥廠為節(jié)省生產(chǎn)成本,往往采用硬石膏或工業(yè)副產(chǎn)品石膏(無水石膏)代替二水石膏作為水泥調(diào)凝劑]；

水泥中的混合材的影響；

水泥的含堿量的影響(水泥含堿量增加,減水劑的塑化效果變差,含堿量的提高還會(huì)導(dǎo)致混凝土的凝結(jié)時(shí)間縮短和坍落度損失增大)。

水泥細(xì)度的影響；水泥的陳放時(shí)間的影響(新鮮水泥在生產(chǎn)12天內(nèi)對(duì)外加劑吸附量較大,這是由于新鮮水泥干燥度高,早期水化快,水化時(shí)發(fā)熱量大,所以需水量大,因而對(duì)外加劑的吸附量也大。必然會(huì)產(chǎn)生對(duì)混凝土的需水量大,坍落度損失快,凝結(jié)時(shí)間短等許