高性能混凝土礦物外加劑粉煤灰

（一）粉煤灰來源由燃煤電廠煙囪收集的灰塵。粉煤灰可作為粉煤灰水泥的混合材、混凝土中降低成本和水化熱功能的摻合料。粉煤灰作為礦物外加劑代替部分水泥配制高性能混凝土，在我國還有很大的發展潛力和空間。

粉煤灰分類：

美國：把粉煤灰分為F級和C級兩個等級(有關性能指標見表2-15)，F級粉煤灰來自亞煙煤，C級粉煤灰來源于美國西部各州的褐煤。C級粉煤灰中含有大量的氧化鈣，其中大部分存在于玻璃體中。

中國：我國也把粉煤灰按照煤種分為F類(由無煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰)和C類(由褐煤或次煙煤煅燒收集的粉煤灰，氧化鈣含量一般大于10％)。把拌制混凝土和砂漿用的粉煤灰按其品質分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，具體要求見表2-16

（二）粉煤灰的化學成分和物理性質粉煤灰的成分和性能變化較大，而且與許多因素有關。例如煤的品種和質量、煤粉細度、燃點、氧化條件、預處理及燃燒前的脫硫、粉煤灰的收集和存儲方法等。1.化學成分我國大部分火力發電廠排放和生產的粉煤灰其成分為：SiO240％～50％，A12O320％～35％，Fe2O35％～l0％，CaO2％～5％，燒失量3％～8％。

2.礦物組成含有大量球狀玻璃珠(中空或實心的)，以及莫來石、石英和少量礦物結晶相(方解石、鈣長石、β一C2S、赤鐵礦和磁鐵礦等)。3．粉煤灰的物理性質和品質要求

(1)顏色

要求外觀類似水泥。粉煤灰顏色呈淺灰色或黑色，直接反映粉煤灰的含碳量和細度。對于表觀和色調有要求的混凝土，應選淺色和勻質的粉煤灰。

影響粉煤灰的顏色因素：燃燒條件、粉煤灰的組成（特別是含碳量）、細度、含水量等變化。

(2)密度和容重密度指標是評定粉煤灰生產穩定性的一個重要指標。如果密度發生變化，則表明質量可能發生了變化。另外，還可借此判斷粉煤灰的均勻性。低鈣粉煤灰的密度為l.9～2.4，容重的變化范圍為600～1000kg／m3；高鈣粉煤灰容重約為800-1200kg／m3。

美國標準規定粉煤灰密度的波動范圍應在5％以內。

(3)細度原狀灰的細度與電廠制煤系統和收塵裝置有關。

粉煤灰細度范圍：顆粒中的玻璃微珠粒徑為0.5～l00μm，大部分在45μm以下。平均粒徑為10～30μm；海綿狀顆粒粒徑(含碳粒)范圍為10～300μm，大部分在45μm以下。Ⅰ級灰和磨細粉煤灰中海綿狀顆粒較少。

粉煤灰的細度的評定：GBl8736規定以45μm(用氣流篩測定)篩余百分數和透氣法測比表面積。

粉煤灰的細度對其需水量比有著明顯的影響。

(4)需水量比

在粉煤灰標準規范中需水量比是粉煤灰物理性質的一項重要品質指標。粉煤灰具有需水量比較低的優點。在混凝土中摻加粉煤灰，除非含碳量較高，一般不會增加混凝土的用水量。需水量比：是指按現行規范，采用水泥砂漿的跳桌流動度試驗來測定需水量比，即在跳桌流動度相等（130~140mm范圍）的條件下，粉煤灰水泥砂漿需水量與不摻粉煤灰的水泥砂漿需水量之比。

跳桌流動度：在跳桌上（水泥膠砂流動度儀）按規定將拌好的膠砂裝入截錐圓模(上口內徑70±0.5mm,下口內徑100±0.5mm,高度60±0.5mm),并搗壓刮平后，將試模輕輕提起，開動跳桌在規定時間內完成30次跳動后，用卡尺測量膠砂底面直徑及與其垂直方向上的直徑，計算平均值（平均擴散直徑）即為該水量的水泥膠砂流動度。

實際經驗表明粉煤灰的需水量比指標與混凝土用水量之間有如下關系：①需水量比指標在105％以下，粉煤灰混凝土的用水量如與基準混凝土用水量相同；②需水量比在95％以下，則能比較容易地確保減少原來混凝土的用水量；因此，需水量比在100％左右，摻加粉煤灰就可能在一定條件下取得減水效果；如果粉煤灰需水量比超過105％，那么在粉煤灰混凝土配合比設計中就不得不增加水量。

我國GBl8736規定用在高性能混凝土中的Ⅰ級灰需水量不大于95％，Ⅱ級灰不大于l05％。

(5)活性指數

粉煤灰中各組分的活性：有活性的：硅酸鹽或鋁硅酸鹽玻璃體的微細顆粒、微珠和海綿狀玻璃體；活性不明顯的：結晶體，如石英等；富鐵微珠活性較低甚至惰性；惰性成分：莫來石等；碳粒則不是火山灰物質。一般說，玻璃體與結晶體比值越高，粉煤灰的活性也越好。

粉煤灰活性指數7d28dⅠ級80％90％Ⅱ級75％85％高性能混凝土對粉煤灰活性的要求(GB/Tl8736)：

粉煤灰

生產高強高性能混凝土時，選用Ⅰ級粉煤灰有利于降低混凝土的水膠比，提高化學外加劑的作用效果，提高混凝土的強度等級。

(6)含水量

粉煤灰中水分的存在會使活性降低，產生一定的黏附力，易于結團。影響干狀粉煤灰的運輸、貯存和應用，GBl8736標準規定粉煤灰臺水量最大值為l％。

(7)干縮

美國標準將干縮性作為非強制性的粉煤灰品質指標。要求28d齡期試件干縮增加率不大于0.03％。

我國GB／T18736標準對粉煤灰的干縮值未做具體要求。

4．粉煤灰的化學性質和品質要求

粉煤灰的活性主要決定于玻璃體的含量，以及無定形氧化鋁和氧化硅的含量。

在生產高強高性能混凝土時應注意選擇粉煤灰，特別是注意以下成分對混凝土性能的影響：(1)SiO2、Al2O3和Fe2O3含量

SiO2和A12O3是粉煤灰中的主要活性成分。澆筑后的混凝土大量冒泡，硬化后混凝土表面形成空鼓，整體體積膨脹甚至開裂。

經過原材料測試，配比試驗，樣品分析發現粉煤灰中混有金屬鋁造成的。

各國標準規定：美國：ASTMC618要求低鈣粉煤灰中(SiO2+A12O3+Fe2O3)≥70％；

日本：JISA6201要求SiO2≥45％；

前蘇聯：標準FOCT6269要求SiO2≥40％。前蘇聯的6Л·ДOHИЛOB認為：A12O3含量為20％～30％，屬高活性的粉煤灰；A12O3<20％的為低活性粉煤灰。

前蘇聯的Г.H.KHHГHHa提出用指數K表示粉煤灰的活性，根據K值把粉煤灰分成四大類。如表2-22所示。

我國：由于我國多數電廠粉煤灰的(SiO2+A12O3)均在60％以上，(SiO2+A12O3+Fe2O3)的含量都大于70％。故GBl8736標準對粉煤灰(SiO2+A12O3+Fe2O3)的含量未做規定，而是通過活性指數試驗來直接確定粉煤灰的活性。

(2)CaO含量

高鈣粉煤灰：火力發電廠采用褐煤、次煙煤作為燃料而排放的一種氧化鈣成分較高的粉煤灰。高鈣粉煤灰的特點：成分好：除二氧化硅和氧化鋁（水硬性晶體礦物）外，一般還含有10％以上氧化鈣（有潛在活性）；粒徑小：高鈣粉煤灰比普通低鈣粉煤灰粒徑更小，用作水泥混合材或混凝土摻合料具有減水效果好、早期強度發展快的特點。

良好的活性：

高鈣粉煤灰具有水硬性，其活性介于礦渣和低鈣粉煤灰之間。顏色：通常高鈣粉煤灰的顏色偏黃，低鈣粉煤灰的顏色偏灰。安定性問題：由于高鈣粉煤灰中含有一些游離氧化鈣，如果使用不當，可能會造成體積安定性不良的后果，生產水泥制品時出現產品變形，開裂、潰散，給建筑帶來嚴重的安全隱患。

高鈣粉煤灰的應用：

●安定性合格

《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB／Tl596—2005）標準中規定C類粉煤灰(即氧化鈣含量大于l0％的粉煤灰)必須按照GB／Tl76和GB／Tl344規定的方法進行水泥沸煮安定性試驗(高鈣粉煤灰的摻量為30％等量取代水泥)和游離氧化鈣含量測試。安定性試驗合格，并且其中游離氧化鈣含量小于4.0％。高鈣粉煤灰可以用于水泥和混凝土中。游離氧化鈣與煤的結構、組成及燃燒工藝有關，可從改進燃煤工藝、燃燒設備來降低高鈣灰中游離氧化鈣的含量。

北京市地方性標準DBJ／T01-64-2002《混凝土礦物摻合料應用技術規程》規定：●高鈣粉煤灰不宜用于復合摻合料；●不得用于摻膨脹劑或防水劑的混凝土中；●高鈣粉煤灰用于結構混凝土時，根據所用水泥品種的不同，其摻量不應超過以下限制：在礦渣硅酸鹽水泥中不大于l0％，在普通硅酸鹽水泥中不大于l5％，在硅酸鹽水泥中不大于20％。

(3)燒失量

粉煤灰的燒失量主要是含碳量，即粉煤灰中的未燃盡煤粒。粉煤灰中未燃盡的碳可按燒失量指標來估量。粉煤灰中含碳量越高，其吸水越大，活性指數越低。

粉煤灰燒失量對混凝土的影響：粉煤灰燒失量過高會嚴重影響對混凝土中含氣量的控制；在高強高性能混凝土中，含碳量還會影響外加劑的作用效果。

高性能混凝土對粉煤灰燒失量的要求：燒失量含量越少越好。

美國：ASTM標準要求≤l0％，美國墾務局標準要求≤5％；

日本：也要求≤5％；

前蘇聯：要求≤l0％；

我國：GB／Tl8736規定Ⅰ級粉煤灰的含碳量應小于5％，Ⅱ級粉煤灰的含碳量小于8％。由于燃煤技術的進步，我國絕大多數粉煤灰的燒失量能夠滿足≤5％的要求。

(4)SO3含量

SO3過高，可能生成破壞性的鈣礬石。我國規范把粉煤灰中的SO3視為有害成分而限制，GBl8736中規定該值應不大于3％。(5)有效堿(Na2O、K2O)含量

堿的作用：Na2O和K2O能加速水泥的水化反應；激發粉煤灰化學活性；促進粉煤灰與Ca(OH)2的二次反應。增加單位體積混凝土中的堿含量(R2O·eq=Na2O+0.658K2O)。

應用中主要控制總堿量。這主要是考慮到單方混凝土總堿含量是由水泥、礦物外加劑、化學外加劑等各組分堿含量之和確定的，可以通過多種途徑來控制混凝土的總堿含量。在其他組分堿含量得到控制的條件下，可以使用堿含量稍高的粉煤灰，而仍然把總堿量控制在要求的范圍內。所以，GB／Tl8736中沒有對粉煤灰的有效堿含量直接提出指標要求，這樣便于工程中靈活操作。

同時GB／Tl8736中規定：對于各種礦物外加劑均應按GB／T176的測試方法測定其總堿量。

（三）粉煤灰對高性能混凝土性能的影響在混凝土中摻入粉煤灰，可得到大幅度改善混凝土的長期性能，對延長結構物的使用壽命有重要意義。

粉煤灰的作用機理：消耗水泥水化時生成氫氧化鈣片狀結晶；水化緩慢，后期才生成少量C-S-H凝膠，填充于水泥水化生成物的間隙，使其更加密實對于高性能混凝土用的優質和磨細粉煤灰，還存在著形態效應、填充效應和微集料效應等。

1．粉煤灰對新拌混凝土工作性的影響(1)對混凝土和易性的影響

和易性：是指混凝土是否易于施工操作和均勻密實的性能，是一個很綜合的性能，其中包含流動性、粘聚性和保水性。影響和易性主要有用水量、水灰比、砂率以及包括水泥品種、骨料條件、時間和溫度、外加劑等幾個方面。

摻用粉煤灰可改善混凝土漿體的和易性。

機理：增大了漿體的體積：用粉煤灰取代等質量的水泥，粉煤灰的體積要比水泥約大30％，因此增大了漿體與集料的比例。大量的漿體填充了集料間的空隙，包裹并潤滑了集料顆粒，從而使混凝土拌和物具有更好的黏聚性和可塑性。粉煤灰可以減少漿體——集料界面的摩擦，從而改善新鮮混凝土的和易性。對防止新拌混凝土的泌水有利：粉煤灰的摻入可以補償細集料中的細屑，中斷砂漿基體中泌水渠道的連續性，同時粉煤灰需水量較低。

(2)對膠凝材料流動度的影響可用流動度比表征粉煤灰對流動度的影響，該值能比較直觀地反映摻粉煤灰后對膠砂流動性的改善效果，又可提高測試效率，簡化試驗方法。流動度比：在固定水灰比下，粉煤灰水泥砂漿與未摻粉煤灰的水泥砂漿的流動度之比。清華大學采用測定膠砂流動度比的試驗方法對此進行了系統研究，試驗結果如表2-25所示。

試驗結果表明：粉煤灰可改善水泥膠砂的流動性，但水泥不同、粉煤灰不同，效果有差異；粉煤灰越細，對膠砂流動性越有利，流動性比越大；在沒有外加劑的條件下，粉煤灰過細，并不能充分發揮粉煤灰球形顆粒的粒形效應，所以流動性指標沒有顯示出更大變化。這是由于粉煤灰本身的比表面積增加過多，分散效果不佳導致。

高性能混凝土通常使用高效減水劑將水膠比降低后可獲得較高的強度和較好的流動性。

結果表明：隨著水膠比的降低，不摻粉煤灰的水泥膠砂需借助于較多的高效減水劑，才能達到理想流動性，而摻入細度、粒形較好的粉煤灰能明顯改善膠砂的流動性，使減水劑的用量大大減少。在低水灰比、摻高效減水劑的條件下。粉煤灰流動性的改善效果隨著粉煤灰細度的增高而提高。因此，從改善高性能混凝土工作性能的角度看，摻入的粉煤灰越細，混凝土的流動性越好。

(3)對混凝土凝結時問的影響現象：摻粉煤灰一般會使混凝土的凝結時間延長。粉煤灰導致的緩凝受其摻量、細度、化學成分等的影響。

措施：為保證水泥初凝后的水化能夠正常進行，應該在初凝后立即進行灑水保濕養護。由于影響凝結時間的因素較多，因此，應該通過試驗預測凝結時間，以確定試件開始浸水養護的時間。

圖2-2粉煤灰摻量對高強水泥砂漿凝結時問的影響

2．摻粉煤灰對混凝土力學性能的影響（1）不同水膠比條件下粉煤灰對膠砂強度的影響

普通混凝土中：摻一定量粉煤灰可使混凝土的強度增長。

原因：粉煤灰的火山灰效應——粉煤灰中玻璃態活性氧化硅、氧化鋁與水泥水化產生的Ca(OH)2作用生成堿度較小的二次水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣。

高性能混凝土中（水膠比很低）：在未摻高效減水劑、水膠比為0.44的條件下，摻入30％的粉煤灰代替等量的硅酸鹽水泥，水泥膠砂的28d強度明顯下降，28d抗壓強度比值只有0.72～0.74。而加入高效減水劑后，即在低水膠比條件下摻入30％的粉煤灰替代水泥，膠砂強度下降很少。因此在低水膠比條件下，可以摻入較大量粉煤灰替代水泥，而膠砂強度下降很少。

（2）養護制度對大摻量粉煤灰高強膠砂性能的影響膠砂的抗壓強度、抗折強度隨養護時間的延長呈增長趨勢。

圖2-5養護溫度對大摻量粉煤灰膠砂抗折強度的影響養護溫度對摻粉煤灰膠砂的強度影響很大。

(3)粉煤灰摻量對膠砂強度的影響

現象：采用標準條件養護時，隨粉煤灰摻量的增加，膠砂的抗壓強度和抗折強度均呈下降趨勢，尤其是抗折強度下降比較明顯。措施：高溫養護：早期高溫養護可以消除摻入粉煤灰帶來的強度下降的問題。保證攪拌的均勻性：物料的均勻程度對混凝土強度有較大影響。粉煤灰是一種極細的粉料，遇水后易黏結成團，摻粉煤灰的混凝土應注意保證攪拌的均勻性。由于物料水膠比較小，宜用強制式混凝土攪拌機。

3．摻粉煤灰對混凝土水化熱的影響在混凝土中摻入粉煤灰可以降低水化熱。原因：減少了水泥的用量。水化放熱的多少和速度取決于摻入粉煤灰的比例。由于采用水泥新標準后，使早強礦物硅酸三鈣含量提高，粉磨細度加大，這些因素的疊加，導致混凝土早期硬化過程中溫度升高明顯加劇。

在低水膠比的條件下，摻加大量粉煤灰混凝土可以明顯減低水化溫升，而且由于能夠很快通過最初的緩慢凝結與硬化期，強度的發展迅速加快。

4．摻粉煤灰對混凝土耐久性的影響（1）抗凍性質量差的粉煤灰隨摻量增加，使混凝土的抗凍融耐久性劇烈降低。但當摻用質量較好的粉煤灰同時適當降低水灰比，則可以收到改善抗凍融耐久性的效果。有研究表明，如果粉煤灰混凝土含氣量適宜，使用較好的集料，凍融前混凝土得以充分養護，則抗凍性可與普通混凝土相媲美。粉煤灰的細度和燒失量，特別是燒失量對粉煤灰混凝土的抗凍性影響最大，隨著粉煤灰細度和燒失量的增加，粉煤灰混凝土的抗凍性降低。

（2）碳化

在高性能混凝土中，如果用粉煤灰以較高比例等量取代水泥，可能存在碳化問題，故GBJl46～90規定了粉煤灰在混凝土中取代水泥的限量。防止摻粉煤灰混凝土碳化，首要因素是確保粉煤灰混凝土的密實度。只有密實度得到保證，抗碳化能力才能得以提高。

5．粉煤灰與堿——集料反應

現象：粉煤灰對抑制混凝土中的堿一集料反應是有利的。當向混凝土中摻入粉煤灰后，粉煤灰和水泥中的堿反應能夠防止這種過度的膨脹。

機理：粉煤灰對ASR的抑制作用表現為對混凝土中堿和Ca(OH)2的作用，可概括為：①粉煤灰對堿的物理稀釋作用；②粉煤灰酸性顆粒對R+(Na+、K+)和OH-的滯留、吸附作用；

③粉煤灰與Ca(OH)2的火山灰反應減少甚至消除體系中的Ca(OH)2；④粉煤灰與Ca(OH)2的火山灰反應生成的低Ca／Si比、較高比表面積的C-S-H產物對堿的吸附和滯留；⑤粉煤灰與水泥水化產物的火山灰反應使水泥石結構致密化，從而阻止堿液的遷移，減低R+和OH-在水泥石中的擴散系數等。國內外實踐表明，由于粉煤灰對抑制混凝土中的堿一集料反應是有利的，在計算混凝土的總堿量時，粉煤灰帶入的有效堿量按照粉煤灰總堿含量的15％計算。

6．高摻量粉煤灰混凝土的耐久性在混凝土中摻加適量Ⅰ級粉煤灰，可以顯著降低混凝土的溫升，改善混凝土亞微結構，并有利于后期強度的發展，提高混凝土的耐久性。摻量過高，會有混凝土貧鈣問題。考慮到碳化等因素，粉煤灰摻量在50％以上時Ca(OH)2就有可能過少甚至不再存在，使體系發生缺鈣而造成水化產物不穩定，抵抗溶蝕能力減弱，耐久性受到影響。

四、硅灰

（一）硅灰的來源硅灰(SilicaFume)是鐵合金廠在冶煉硅鐵合金或金屬硅時，從煙氣凈化裝置中回收的工業煙塵，在袋濾器中收集。北歐各國將硅灰又稱為凝聚硅灰(CondensedSilicaFume)，在美國和加拿大稱為硅灰(SilicaDust)．也有叫微硅粉的。硅灰混凝土多用于有特殊要求的混凝土工程，如高強度、高抗滲、高耐久性、耐侵蝕性、耐磨性及對鋼筋無侵蝕的混凝土中。

（二）硅灰的化學成分和物理性質1.化學成分優質硅灰中高達98％以上的組分都是無定形二氧化硅，是很好的火山灰材料。硅灰中SiO2含量依所生產的硅合金的類型不同而變化較大。用于混凝土的硅灰，SiO2應大于85％，并且絕大部分呈非晶態。非晶態SiO2愈多，硅灰火山灰活性愈大，在堿性溶液中反應能力愈強。

2．顏色根據有、無熱回收系統裝置，收集的硅灰的含碳量及顏色也不一樣。帶熱回收系統回收的硅灰，由于回收系統溫度高(700～800℃)，能使硅灰中所含的大部分碳都能燃燒掉，收集的硅灰含碳量很少(一般小于2％)，產品呈白色或灰白。無熱回收裝置的系統，由于氣體溫度低(200～300℃)，硅灰中含有一定的未完全燃燒的碳，產品呈暗灰色。一般白度40～50。

3．物理性能（1）密度和容重

硅灰的密度約為水泥的2／3，容重卻只有水泥的1／6左右。（2）顆粒細度與形狀

硅灰的比表面積可達l5m2／g以上，顆粒形狀是球形的，平均粒徑約0.1～0.2μm，比水泥顆粒細兩個數量級。

(三)硅灰的貯存、包裝和運輸

硅灰是一種極細的材料，容重又很小(180～230kg／m3)，不易貯存、運輸。非凝聚硅灰運費高，不經濟；凝聚態硅灰：硅灰常以泥漿或高密度狀態(凝聚體)供應。凝聚硅灰不起塵，也沒有固結，容易流動，輸送方面也經濟；漿狀硅灰：水與硅灰混合成漿狀硅灰，比沒有凝聚的硅灰輸送價錢低，而且與化學外加劑容易混合，使用方便。

制備利于硅灰貯存、包裝和運輸形態的一般方法：(1)硅粉制粒、造球有的不配任何黏結劑，有的加入少量硅酸鈉或堿金屬的氫氧化物。制成的球粒一般為6～30mm大小，在200～250℃溫度下干燥，或以900℃焙燒，制成的硅灰粒強度很高。日本、前蘇聯、美國還申請了硅灰制造成球的專利，建立了造球車間。

(2)水化制漿

挪威里列比冶煉廠：在硅灰摻入60％～65％的水，經振動攪拌成漿狀，泵送混凝土攪拌站進行利用。

瑞典Alros合金公司：利用50／50比例用水將硅粉制成混凝土，進行貯存、運輸。

美國：酸化處理以后，可使水狀懸浮物保持穩定的流動性，而且隨時可獲得良好再分離性的方法。

前蘇聯車里雅賓斯克電冶聯合工廠：用GB92-1-A型混凝土自動攪拌機制成粉漿，使硅灰的容重提高到l250～1300kg／m3。

(3)硅灰增密挪威埃肯公司：增密后的硅灰堆密度提高3倍以上。凝聚體硅灰經混凝土攪拌機攪拌得以再分散。在實際應用硅灰時，一定要注意大塊團聚硅粉顆粒的充分分散。保證加入硅粉的預期效果。

（四）硅灰對混凝土性能的影響無定形和極細的硅灰對高性能混凝土有益的影響表現在物理和化學兩個方面：起超細填充料的作用；在早期水化過程中起晶核作用，并有高的火山灰活性。1．加速膠凝材料系統的水化用硅灰替代等量水泥后，系統3d和7d水化放熱大大增加。需要控制早期水化放熱的混凝土工程在選擇材料時應該特別注意這一點。

2．提高混凝土強度摻入硅灰的膠砂強度（抗壓及抗折強度）均高于純水泥膠砂的強度；當硅灰與高效減水劑復合使用時，可使混凝土的水膠比W／(C+Si)降至0.13～0.18，水泥顆粒之間被硅粉填充密實，混凝土的抗壓強度為不摻硅粉的數倍；硅灰混凝土的早期強度好，常用在搶修工程和高層、大跨度、耐磨、抗腐等特殊工程上。有研究表明，硅灰摻量過高，混凝土后期強度有下降趨勢；

有資料介紹，硅灰高強混凝土能提高抗沖磨強度3倍，抗侵蝕強度14倍，在水下工程中使用有突出優勢；在相同水用量的條件下，單摻硅灰，膠砂流動性下降。3．增加致密度顆粒密堆積，可以減少泌水，減少毛細孔的平均孔徑，并減少需水量。硅灰顆粒很細小，可以填塞在水泥顆粒之間的空隙。硅灰的摻量在5％～l0％時，可以獲得良好的摻加效果。應采用減水劑保證硅灰和水泥分散。

4．改善混凝土離析和泌水性能澆筑混凝土后，往往產生水從混凝土中分離出來的現象，即在表層形成水膜，也稱之為浮漿，使上層混凝土分布不均勻，影響建筑質量。有研究表明：硅灰摻入量即取代率Si／(Si+C)愈多，混凝土材料愈難以離析和泌水。當取代率達l5％時，混凝土坍落即使達15～20cm，也幾乎不產生離析和泌水;當取代率達20％～30％時，將該混凝土直接放入自來水中也不易產生離析。由于硅灰對混凝土離析和泌水性能的改善，使摻硅灰混凝土可以用作海港、隧道等水下工程。

5．提高混凝土的抗滲性、抗化學腐蝕性由于硅灰的摻入提高了混凝土的密實性，大大減少了水泥空隙，所以提高了硅灰混凝土的抗滲性能、抗化學腐蝕性，而且對鋼筋的耐腐蝕性也有改善。

原因：密實性的提高有效地阻止了酸離子的侵入和腐蝕作用。

6．硅粉對混凝土抗凍性的影響關于硅粉對混凝土抗凍性的影響，國內外的大量研究表明，在等量取代的情況下，摻量小于l5％的硅粉混凝土，其抗凍性基本相同，有時還會提高(如摻量5％～l0％時)，但摻量超過20％會明顯降低硅粉混凝土的抗凍性。在高性能混凝土中，從減少早期塑性收縮和干縮考慮，一般把硅粉摻量控制在膠凝材料總量的l0％以內，這時由于氣泡間距系數降低，抗凍性往往有所提高，有關試驗數據見表2—39。

7．硅灰與堿——集料反應當向混凝土中摻入硅灰后，硅灰和水泥中的堿反應，能夠防止堿——集料反應產生的過度的膨脹。國內外實踐表明，硅灰對抑制混凝土中的堿——集料反應是有利的。在計算混凝土的總堿量時，硅灰帶入的有效堿量按照其總堿含量的50％計算。

由于硅灰的比表面積大，摻人硅灰后，混凝土的用水量增大，需改變高效減水劑摻量來調節混凝土的用水量。高性能混凝土中硅灰的摻量宜控制在5％～l0％，這是因為硅灰會引起早期收縮過大的問題。硅灰的價格較貴，考慮到混凝土的成本．一般在C70級以下的混凝土中未必需要摻入硅灰。

五、天然沸石粉

（一）天然沸石粉來源1．沸石和沸石巖

沸石是一族架狀構造的含水鋁硅酸鹽礦物。其化學組成常用:

(Na,K)x(Mg,Ca,Sr,Ba)y[Al(x+2y)Sin-(x+2y)O2n]·mH2O表示，式中Al的個數等于陽離子的總價數，O的個數為Al和Si總數的兩倍。在沸石的結晶骨架內，主要含Na、Ca及少數的Sr、Ba、K、Mg等金屬離子。其Si／Al比和陽離子都是變值。

目前已知的天然沸石有38種。我國在建筑材料中常用的沸石有斜發沸石和絲光沸石。●絲光沸石是毛發絲狀的，絲光沸石往往與蒙脫石共生;●斜發沸石是寬板條狀的，斜發沸石與石英共生。

沸石巖是以沸石為主要礦物的巖石(或稱之為天然沸石巖)。

2．磨細天然沸石磨細天然沸石指以天然沸石巖為原料，經破碎、磨細制成的產品。磨細天然沸石是一種含多孔結構的微晶礦物，是一種礦產資源。迄今為止，我國天然沸石在建筑材料中的應用有以下幾個方面：

①水泥混合材，用以提高水泥產量和改善水泥的性能，特別是有效地解決了水泥安定性不良的問題；

②混凝土礦物外加劑，用以配制高性能混凝土。以普通的混凝土原材料、高效減水劑，可以配制出強度60～80MPa