1、摻合料的種類與性能

　　常用的摻合料(將外加劑區別另述)有粉煤灰、礦渣粉，此外還有沸石粉、硅灰、鋼纖維、化學纖維等?；钚該胶狭显诨炷林械淖饔檬?1)提高混凝土的密實度，提高抗凍、抗滲性能;(2) 增加混凝土的含灰量，提高流動性，可作泵送混凝土;(3)配制高強度、高性能混凝土?，F將商品 混凝土常用的兩種摻合料介紹如下：

　　1.1粉煤灰

　　煤粉在爐膛中呈懸浮狀態燃燒，燃煤中的絕大部分可燃物都能在爐內燒盡，而煤粉中的不燃物 (主要為灰分)大量混雜在高溫煙氣中。這些不燃物因受到高溫作用而部分熔融，同時由于其表面張力的作用，形成了大量細小的球形顆粒，排出后則成為粉煤灰。它是一種火山灰質工業廢料活性摻合料，是燃煤電廠的主要固體廢物，其顆粒多數呈球形，表面比較光滑，緊密堆積密度為1590? 2400kg/m3，松散堆積密度為550?800kg/m3。

　　根據國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596—2005)中的規定，按產生粉煤灰的煤種不同，可以分為F類粉煤灰和C類粉煤灰兩種：由無煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰稱為F類粉煤灰，F類粉煤灰是低鈣灰;由褐煤或次煙煤煅燒收集的粉煤灰稱為C類粉煤灰，C類粉煤灰是高鈣灰，其氧化鈣含量一般大于10%。用于拌制混凝土和砂漿用粉煤灰，可分Ι級、Ⅱ級、Ⅲ級三個等級，技術要求見表1

　　大部分火電廠的粉煤灰能滿足指標，能用于混凝土的配制，但進料要按規定檢驗，與所需等級相符。

　　在混凝土中摻加粉煤灰的性能：節約了大量的水泥和細集料;減少了用水量;改善了混凝土拌和物的和易性;增強混凝土的可泵性;減少了混凝土的徐變;減少水化熱、熱能膨脹性;提高混凝 土抗滲能力;增加混凝土的修飾性。粉煤灰混凝土是今后應當重點推廣和研究的新型環保建筑材料。

　　1.2礦渣粉

　　?；郀t礦渣粉(簡稱礦渣粉、礦粉)是將符合國家標準規定的?；郀t礦渣(簡稱礦渣)經干燥、粉磨(或添加少量石膏一起粉磨)達到相當細度且符合活性指數要求的粉體。礦渣將鋼鐵企 業使用高爐冶煉生鐵時產生的熔融態爐渣經過急冷得到的、由于來不及結晶而大部分形成玻璃態的物質，主要組分為硅鋁酸鈣，具有較高的潛在活性。

　　礦渣以前一直作為一種工業副產品(廢渣)使用，主要用于水泥生產中作活性混合材，與水泥熟料共同粉磨制備礦渣水泥、復合水泥等。由于礦渣的易磨性比水泥熟料差，兩者共同粉磨時，礦渣比水泥熟料顆粒粗得多，比表面積約300㎡/kg，礦渣活性并未得到充分發揮。為了使水泥中的 礦渣活性得到充分發揮，可將礦渣、水泥熟料分別粉磨至一定細度后，再進行混合制成水泥。

　　2000年國家標準《用于水泥和混凝土的?；郀t礦渣粉》(GB18046—2000)頒布實施，2008 年改版為《用于水泥和混凝土的?；郀t礦渣粉》(GB18046—2008)。2002年國家標準《高強高性能混凝土用礦物外加劑》(GB/T18736—2002)頒布，在該標準中正式將礦渣微粉命名為“礦物外加劑”納入混凝土第六組分，比表面積400m2/kg以上。礦粉作為一個獨立的產品出現在建筑市場， 廣泛應用于商品混凝土中。礦粉等量取代部分水泥摻入混凝土中，可改善混凝土的工作性、延緩凝結時間、提高強度、改善耐久性。礦粉是配制高性能混凝土的理想材料。大型立磨礦渣技術在我國 的迅速發展，礦粉的應用逐漸成熟，并被廣泛接受和使用。礦粉分三級別：S105、S95、S75級， 或Ι、Ⅱ、Ⅲ級。

　　隨著混凝土技術的發展，對混凝土的耐久性越來越重視，而配制耐久性混凝土的途徑有：摻加 礦物摻合料;摻加引氣劑，等等。礦粉的大量應用，改變了以往僅以粉煤灰為主要摻合料的局面。 對于商品混凝土企業而言，礦粉的出現給我們配制帶來很大的空間，隨著礦粉研究和應用的不斷深入，混凝土的性能質量將逐步提高。同時，礦粉的應用，可以克服僅摻粉煤灰時取代水泥量有限的弱點，可以進一步降低水泥用量，不僅可以減少水化熱、增加強度、改善耐久性，而且降低生產成本，節約能源，保護環境，實現商品混凝土可持續發展，建設和諧社會。

　　2、外加劑的種類與性能

　　常用的外加劑有泵送劑(減水劑、緩凝劑、早強劑、防凍劑、引氣劑等復配水劑)、膨脹劑 (粉)、早強劑(粉)、防凍劑(粉)，此外還有速凝劑、阻銹劑、減縮劑、堿一集料膨脹抑制劑等。 現將商品混凝土常用的四種介紹如下：

　　2.1泵送劑(復配水劑)

　　一般泵送劑有下列組分：以減水劑為主的塑化組分，引氣組分，緩凝組分，粘聚保水及其他功 能組分，如早強、防凍組份等。減水劑以萘系較常用，聚羧酸系發展較快。減水劑大多是有機物且為表面活性物質，主要起分散、塑化和潤濕作用。泵送劑的應用，明顯提高了混凝土拌合物的和易性，對凝結時間、泌水率、含氣量等性能的影響，均與泵送劑的種類與摻量有關。摻量可參考供貨廠家的推薦值，再依試驗調整。選擇泵送劑時要先試驗泵送劑與水泥、粉煤灰、礦粉其組合膠凝材料的相容性、適應性，不適應的不能使用?？闪磉x或調配后再試。具體按《水泥與減水劑相容性試 驗方法》(C/T 1083—208)操作。

　　2.2膨脹劑 (粉劑)

　　水泥凝結硬化過程中，能使混凝土產生可控膨脹、減少收縮的外加劑稱為膨脹劑(除本身產生膨脹外，又與混凝土某些組份反應產生膨脹)。主要有硫鋁酸鈣類、氧化鈣類和其他類復合類。膨脹劑在諸多外加劑中有著突出的地位，尤其對混凝土結構自防水和補償收縮等方面，已成為較理想的材料?，F行的行業標準《混凝土膨脹劑》(JC 476—2001)已升級為國家標準《混凝土膨脹劑》 (GB 23439—2009)，并于2009年頒布實施。

　　2.3早強劑 (粉劑)

　　早強劑按其功能可分為早強劑、早強減水劑、早強劑高效減水劑。早強劑主要是提高混凝土早期強度，不具減水功能，對后期強度影響不大;早強減水劑，具有提高混凝土早期強度和減水功能，對后期強度和耐久性有所提高;早強劑高效減水劑，能顯著提高混凝土早期強度與耐久性。摻量可依供貨廠家的推薦值，再依試驗調整。

　　2.4防凍劑(粉劑)

　　大部分防凍劑都是采用復合型的，單一組份的防凍劑極少。防凍劑能降低體系冰點、促凝早強、減少用水量起到增強和防凍效果、引氣減少凍脹應力。防凍劑的摻量一般為3 %?5 %。

　　3應用摻合料、外加劑配合比要點研究與注意事項

　　3.1普通混凝土配合比設計執行國家行業標準《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ 55—2000)以 及相關的地方標準。若工地需要砂漿，執行國家行業標準《砌筑砂漿配合比設計規程》(JGJ 98— 2000)?；谏唐坊炷帘盟头绞骄佣?，各工地路途遠近不同，出站坍落度比實際澆筑要大，站內取樣留置試塊強度偏低;施工人員偏好坍落度#160mm的大流動度混凝土，水灰比波動較大，建 議采用以下配制強度，生產、施工質量水平較高的按實際標準差配制。

　　3.2高強混凝土的配制

　　高強混凝土的概念，并沒有一個確切的定義，在不同的歷史發展階段，高強混凝土的含義，是不同的，呈增加的趨勢。從我國目前平均的設計和施工技術實際出發，將強度在30MPa以下的混凝土稱為低強混凝土，強度在30?45MPa以下的混凝土稱為中強混凝土，強度在50MPa以上的混凝土稱為高強混凝土，也有將強度在62?83MPa的混凝土稱為高強混凝土，強度在83?103MPa 的混凝土稱為超高強混凝土，最高可達130MPa。根據《普通混凝土配合比設計規程》定義：強度等級為C60及其以上的混凝土，稱為高強混凝土。其中規定：“配制高強混凝土時應摻用高效減水劑或緩凝高效減水劑”，“配制高強混凝土時應摻用活性較好的礦物摻合料，且宜復合使用礦物摻合 料”，“配制高強混凝土所用砂率所采用的外加劑和礦物摻合料的品種、摻量、，應通過試驗確定”， “高強混凝土的水泥用量不應大于550kg/m3;水泥和礦物摻合料的總量不應大于600kg/m3”(其他 注意事項參見本規程)。

　　根據國內外大量試驗表明：如果混凝土中摻加水泥過多，對混凝土強度增長的作用并不顯著， 還使其產生大量的水化熱和較大的溫度應力，而且還會使混凝土產生較大的收縮，導致開裂等質量問題。配制高強混凝土的水泥用量因適宜，不能將增加水泥用量作為提高混凝土強度的唯一途徑， 可通過摻加硅粉、粉煤灰、礦粉等礦物料來實現。

　　3.3可摻粉煤灰的情形

　　總體而言，配制泵送混凝土、大體積混凝土、抗滲結構混凝土、抗硫酸鹽和抗軟水侵蝕混凝土、蒸養混凝土，清集料混凝土，地下工程混凝土、水下工程混凝土、壓漿混凝土及碾壓混凝土等，宜摻用粉煤灰。各等級粉煤灰的適用范圍如下：

　　Ι級粉煤灰適用于鋼筋混凝土和跨度小于6m的預應力混凝土。

　?、蚣壏勖夯疫m用于鋼筋混凝土和無筋混凝土。

　?、蠹壏勖夯抑饕糜跓o筋混凝土。對設計強度等級C30及以上的無筋粉煤灰混凝土，宜采用 I、Ⅱ級粉煤灰。

　　用于預應力混凝土、 筋混凝土及對設計度 C30及以上的無筋混凝土的經試驗論證，可采用比上述規定低一級的級粉煤灰。

　　根據各類工程和各種施工條件的不同，粉煤灰可與各類外加劑同時使用。外加劑的適應性和合理性須由試驗確定。

　　粉煤灰用于下列混凝土時，應注意：

　　(1)粉煤灰用于要求高抗凍性的混凝土時，必須摻用引氣劑。

　　(2)粉煤灰混凝土在低溫條件下施工時，宜摻入對粉煤灰混凝土無害的早強劑或防凍劑，并采取適當的保溫措施，如覆蓋麻袋。

　　(3)用于早期脫模、提前負荷的粉煤灰混凝土，宜摻用高效減水劑、早強劑等外加劑。

　　(4)摻有粉煤灰的鋼筋混凝土，對含有氯鹽外加劑的限制，應符合現行國家標準《混凝土外加劑應用技術規范》的有關規定。

　　粉煤灰內摻等量取代水泥最大摻量見表3，內摻超量系數見表4

　　單摻粉煤灰(II級)時，內摻時采用超量取代法，摻量經驗值不超過80kg/m3,高標號混凝土要單摻粉煤灰時，以I級為主，采用超量取代法或等量取代法，但均要通過試驗調整確定。

　　摻粉煤灰配合比因粉煤灰比水泥密度小又超量取代，計算時應采用體積法調整1方混凝土的砂石用量，試配或取樣時裝模實測換算出單方重量，要在2350?2450kg/m3范圍(輕、重集料混凝土除外)。

　　3.4可摻礦粉的情形

　　我國礦粉的生產和應用起始于1996年，從起初的大體積混凝土、大流動度混凝土以及海工工 程、水利工程，發展到目前應用于高性能混凝土乃至于普通混凝土。各種混凝土結構幾乎都使用。

　　有適用的粉煤灰時，優先摻粉煤灰。在缺少適用的粉煤灰時，可單摻礦粉，或與粉煤灰、硅粉復摻。摻粉煤灰、礦粉會降低早期強度，摻粉煤灰28d強度增長慢，可按60d、90d齡期計，摻礦 粉28d可達到或超過強度。粉煤灰在降低水化熱方面效果比礦粉好，且粉煤灰更經濟，超量取代還可增加膠凝材料總量，改善工作性。

　　單摻礦粉配合比計算可采用重量法或體積法。

　　單摻礦粉時的摻量范圍：

　　3.5粉煤灰與礦粉復摻的情形

　　1)礦粉與I級粉煤灰復合摻加：

　　兩種材料的火山灰效應、形態效應和微集料效應相互疊加，形成“工作性能互補效應”和“強度互補效應” ,使混凝土具有良好的抗滲性和可泵性。

　　(1)混凝土 “工作性能互補效應”

　　對新拌混凝土，發揮粉煤灰的“形態效應”。粉煤灰中富含的球狀玻璃體對漿體起到“潤滑作用”，增加拌合物的流動性，減小泵送阻力，改善由于礦粉的摻入所導致的混凝土拌合物黏聚性高、大的趨勢，使新拌混凝土得到最佳的流動性和粘聚性。

　　(2)粉煤灰等量取代水泥時，28d強度基本都比空白混凝土強度低，而礦粉在合適的摻量下會使混凝土的28d強度稍有提高，因此，二者有較好的“強度互補效應”。二者復合使用還可兼顧混凝土早期強度與后期強度，早期發揮礦粉的火山灰效應，改善漿體和集料的介面結構，彌補由于粉煤灰的火山灰效應滯后于水泥熟料水化，而使得火山灰反應生成物和水泥水化生成的膠凝數量不足導致與未反應的粉煤灰之間介面粘結不牢引起的早期強度損失;后期發揮I級粉煤灰的火山灰效應所帶來的孔徑細化作用以及未反應的粉煤灰顆粒的“內核作用‘‘，使混凝土后期強度持續得到提高。

　　礦粉與I級粉煤灰復合使用應是最佳組合。粉煤灰可摻20%以內，礦粉可摻加40%以內，它們之間的比例可以根據不同強度等級，不同技術要求進行調整。由于細度達到400m2/kg以上的礦粉會增加預拌混凝土粘度，因此它有利于低強度等級混凝土而不利于高強度等級混凝土的配制。配制高強度等級混凝土時需要礦粉與可以降低預拌混凝土粘度的優質I級粉煤灰復合使用。

　　2) 礦粉與"級粉煤灰復合摻加：

　　礦粉與Ⅱ級粉煤灰復合使用時，粉煤灰的取代量宜在15%以內，礦粉摻加量宜在30%以內。 由于D級粉煤灰比工級粉煤灰供應量充足!因此在商品混凝土攪拌站使用較多。但D級粉煤灰的質量穩定性較差，給配制混凝土帶來很多不便。礦粉的質量穩定性遠大于D級粉煤灰，給配制混凝土帶來很好的條件，只要通過試驗找出合適的比例及摻量，就可以配制出和易性好而成本又無明顯增加混凝土。在條件允許的情況下，應多摻礦粉少摻D級粉煤灰，以降低D級粉煤灰質量波動給混凝土帶來的不利影響，復摻時總取代量不宜超過50%。試驗資料表明，當礦粉與D級粉煤灰復合總取代水泥40%，二者比例為1 :2時，水泥基料最致密，表現為強度最高。另外，由于D級粉煤灰和 礦粉同樣具有增加混凝土粘度的趨勢，因此不宜配制高強混凝土。

　　3. 6粉煤灰或礦粉與硅粉復摻的情形

　　C60 — C100摻硅粉高強混凝土的配制。由于超細礦渣粉和硅粉的復合使用，其強度來源從內部 組成看，第一部分由水泥水化形成的C—S—H凝膠產生，第二部分是超細礦渣粉產生的微粉填充疊加效應，使硬化砂漿結構更加致密，提高了混凝土強度，第三部分是由于硅粉填充到水泥水化后的孔隙和礦粉沒有填充到的部位，產生硅微粉微集料填充效應，使混凝土的強度大大提高。其強度

　　4、列舉下列情況進行研究分析：

　　4.1按施工部位不同

　　(1)道路路面：要求耐磨時要少摻粉煤灰和礦粉，尤其是早期養護不足時。按抗折強度配制時一般抗壓強度較高，多用膠凝材料，也有適量摻加粉煤灰或礦粉的先例。

　　(2)柱子：高溫天氣保濕養護不好時少摻礦粉。

　　(3)大體積承臺、底板：為減少水化熱溫度和預防溫差裂縫，要多摻粉煤灰和礦粉，可單摻或雙摻。粉煤灰降低水化熱的效力大于礦粉，雙摻時介于二者之間。單摻礦粉時必須達到足夠的用量 (>40%)才能有效降低水化熱和混凝土溫升。

　　(4)抗滲、抗裂混凝土(補償收縮混凝土)屋面、底板、剪力墻：抗裂混凝土(補償收縮混凝土)摻加膨脹劑的量一定要保證設定的膨脹率和干縮率，僅保證抗滲是不夠的，還要有14天以上 的保溫保濕養護。有膨脹劑摻加的情況下，粉煤灰取代/摻量不超過20%為宜。行業標準《補償收縮混凝土應用技術規程》(JGJ/T 178—2009)已頒布，于2009年12月1日實施。

　　(5)水下灌注樁：要求大流動度和粘聚性，配制強度要高些，多一些膠凝材料，至少高一個等級，要早強的話，少摻或不摻礦粉。集料粒徑5?20mm。

　　(6)混凝土軌道板：抗震性、密實度、耐久性等要求高，使用聚羧酸系減水劑效果好。

　　(7)橋梁、墩柱：要求較高的強度保證系數，耐久性，尤其海水環境，要充分發揮摻合料的作用，大體積構件減少水泥用量。

　　(8)鋼管高強混凝土：超高層建筑使用鋼管高強混凝土(或型鋼高強混凝土)，要求高性能，如大流動性自密實微膨脹， 可單摻或復摻粉煤灰、礦粉、硅灰 、膨脹劑等材料。

　　(9)細石混凝土(找平層、轉換層)使用細石集料比常用的5?3 1 .5mm集料抗壓強度會降低，甚至降一兩個等級，要增加膠凝材料用量，可適量摻加粉煤灰和(或)礦粉。

　　(10)樓面：泵送為多，要求流動性好，可在標準、規范允許范圍內適量摻加粉煤灰、礦粉。 避免高溫、風大時施工，至初凝時進行第二、三次壓實抹面，并立即進行塑料薄膜或濕麻袋覆蓋保濕，防止開裂。據專家研究測試，風速大于4.5米/秒時，混凝土早期極易開裂。

　　4.2按氣候、地理不同

　　(1)夏秋季：氣溫較高時，水化反應較快，粉煤灰、礦粉可多摻，緩凝組分可增加。

　　(2)冬春季：氣溫較低時，水化反應較慢，粉煤灰、礦粉可少摻，早強組分可增加。

　　(3)北方：北方冬季寒冷，常使用防凍劑和采取防凍保溫措施。

　　(4)南方：南方冬季冰凍期短或者沒有5°C以下的天氣，但也應有一定的準備。

　　4.3按施工方式不同

　　(1)直卸

　　混凝土澆筑時坍落度可小些，只要能從攪拌車順利放出，除滿足路途坍落度損失之外，減水劑可適當少摻。此外，直卸混凝土可采用較小的砂率和較大的集料最大粒徑。

　　(2 )泵送(汽車泵、拖泵)

　　泵送混凝土坍落度要大些，一般認為(60±20) mm較好，試配時要求的坍落度(出站坍落度)要加上路途坍落度損失值。泵送混凝土應摻用泵送劑或減水劑，并宜摻用粉煤灰或其他活性礦物摻合料，是水泥和礦物摻合料的總量不宜小于300kg/m3。所用碎石子最大粒徑不大于輸送管徑的1/3,卵石子最大粒徑不大于輸送管徑的1/ 2.5,隨泵送高度增加，石子最大粒徑要相應減小， 砂率可稍大，35%?45% (詳見《普通混凝土配合比設計規程》)。

　　汽車泵進料斗格柵間距比很多拖泵的要寬，汽車泵75mm、拖泵50mm，所以汽車泵進料快，5 ?10min泵完一車料，而拖泵進料斗上易起堆，31. 5mm石子不容易下去，需人工扒動，較適合 20mm以下的集料;若加大澆筑時坍落度，漿比石子流得快，易產生離析，后面石子多。建議拖泵 進料斗格柵間距改成與汽車泵的一致。

　　(3)(塔吊)吊斗

　　吊斗澆筑一車預拌混凝土往往耗時1h左右，慢的工地甚至3?4h，不僅因為一次只能吊約0.5?1m3,還因為采用吊斗澆筑的工程部位大多為柱子、薄壁墻、邊角復雜結構、墊層等，費時費 力，要求預拌混凝土坍落度經時損失小，流動性好，此時緩凝減水劑要適當多摻，出站坍落度。

　　(2)皮帶機、溜槽、串筒 坍落度、流動性介于直卸與泵送混凝土之間。

　　結 論

　　現代混凝土技術的迅速發展，使得摻合料、外加劑廣泛應用，以滿足現代施工技術和建筑要求，達到技術先進、經濟合理、節能環保、高強高性，防腐耐久的目的，促進了商品混凝土的發展。

　　由于各地原材料品質不同，套用混凝土配合比有很大危害，一定要經試驗調整驗證才能使用， 并根據原材料變化情況試驗調整?；炷恋呐浜媳仍O計不同于結構設計，不是單純的理論計算，屬于試驗型而非經驗型學科的范疇。因為混凝土配合比牽涉到各個方面，既要保證混凝土硬化后的強度和耐久性，又要滿足施工和易性要求。通過經驗表格和經驗公式算出初步計算配合比后，還需要進行試配調整，以滿足施工和易性要求，并應進行強度試驗。在滿足上述性能的前提下，盡可能節約水泥，降低成本，節能環保。

　　商品混凝土企業高層要重視技術、質量工作，配備充足試驗人員、質檢人員和服務人員，提高質量和服務，持續改進，客戶滿意。

　　施工企業要組織人員參加相關技術培訓，防止商品混凝土因施工或(和)養護原因出現缺陷。 如無特殊要求，需方不要指定商品混凝土原材料的廠家、品種，雙方加強溝通，做好技術交底，防范于未然。友好合作，共贏發展。