1 粉煤灰超細(xì)粉

      我們通常所指的粉煤灰是指燃煤電廠中磨細(xì)煤粉在鍋爐中燃燒后從煙道排出被收塵器收集的物質(zhì)。粉煤灰屬人工火山灰質(zhì)材料，用來(lái)做混凝土的摻和料不僅可以節(jié)約水泥，更重要的是改善了混凝土的性能。粉煤灰在混凝土中有三種效應(yīng)：形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)和微集料效應(yīng)。

      粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)是指粉煤灰粉料由其顆粒的外觀形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和顆粒級(jí)配等物理性狀所產(chǎn)生的效應(yīng)。在粉煤灰中含有較多細(xì)小球形顆粒，摻入混凝土后能夠起到類(lèi)似滾珠軸承的作用，從而起到減水作用。

      粉煤灰的活性效應(yīng)是指混凝土中粉煤灰的活性成分所產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)，即火山灰反應(yīng)。粉煤灰摻入水泥，其活性SiO2和Al 2O3 能分別與水泥水化過(guò)程析出的Ca(OH) 2 發(fā)生反應(yīng)，生成類(lèi)似于水泥水化產(chǎn)物的低鈣型水化硅酸鈣凝膠體和水化鋁酸鈣，而表現(xiàn)出化學(xué)活性。

      粉煤灰的微集料反應(yīng)是指粉煤灰中的微細(xì)顆粒均勻分布在水泥漿內(nèi)，填充孔隙和毛細(xì)孔，改善混凝土孔結(jié)構(gòu)和增大密實(shí)度的特性。

      在高性能混凝土中摻入粉煤灰，首先可從量上取代部分水泥，減少膠凝材料總量中水泥的用量，同時(shí)由于粉煤灰的二次反應(yīng)取決于水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2 的激發(fā)，水化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水泥熟料，這種特性可以有效延緩拌和物的凝結(jié)速度和降低水化熱。另外，摻入混凝土中的粉煤灰能有效地提高混凝土的和易性能，同時(shí)粉煤灰固有的形態(tài)效應(yīng)也能有效改善水泥與外加劑的相容性。

      粉煤灰可改善混凝土的某些性能，如降低水化熱、提高耐硫酸鹽侵蝕能力、抑制堿-集料反應(yīng)等等。但是，粉煤灰對(duì)混凝土的抗碳化性能和抗凍融能力卻有不良影響。

2 水淬礦渣超細(xì)粉

      高爐礦渣是煉鐵高爐排出的熔融礦渣迅速水淬冷卻而成的。它疏松多孔，玻璃體含量在85 % 以上，玻璃體具有較高的自由焓，所以具有很高的反應(yīng)活性。在水泥和石灰等激發(fā)劑作用下，具有很高的膠凝性。

      礦渣超細(xì)粉取代混凝土中的部分水泥后，可以降低混凝土單位用水量，提高混凝土的強(qiáng)度與耐久性。礦渣微粉作混凝土的摻和料，具有比粉煤灰更高的活性，而且品質(zhì)及均勻性更易保證摻入混凝土中不僅可以節(jié)約水泥，降低膠凝材料水化熱，而且可以改善混凝土的絕熱溫升，使混凝土的結(jié)構(gòu)更密實(shí)，提高抗?jié)B性及抗海水、酸及硫酸鹽等的化學(xué)侵蝕能力，具有抑制堿—集料反應(yīng)的效果等。 礦渣微粉的來(lái)源廣，價(jià)格適中，替代水泥量大，后期強(qiáng)度較高。但其易磨性較差，用現(xiàn)有水泥廠球磨機(jī)生產(chǎn)高比表面積礦渣微粉有一定難度，因而價(jià)格較粉煤灰貴。摻磨細(xì)礦渣對(duì)提高混凝土早期強(qiáng)度的效果優(yōu)于粉煤灰，細(xì)度越高，效果越佳，但成本也越高。

3 硅粉

硅粉是電爐法生產(chǎn)硅鐵合金所排放的煙道灰，SiO2含量大于90 %，平均粒徑為0. 1～0. 2μm，比表面積高達(dá)2 000 cm2/ g，借助摻入效能高減水劑和強(qiáng)力攪拌作用，可以填充水泥或其他摻和料的間隙，并且具有很高的活性，在各種摻和料中對(duì)混凝土的增強(qiáng)作用較為顯著，是國(guó)際上制備超高強(qiáng)混凝土通用的摻和料。但是，硅粉的水化作用快，不能降低混凝土水化熱，需水量也稍大，且極易飛揚(yáng)，給運(yùn)輸、拌和等操作帶來(lái)不便，同時(shí)價(jià)格又偏高。出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮，一般混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于C80 時(shí)，都不考慮摻用硅粉。

4 粉煤灰和礦渣雙摻

優(yōu)質(zhì)粉煤灰和礦渣超細(xì)粉在混凝土中使用有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。相對(duì)而言，摻粉煤灰的混凝土早期性能比較差，混凝土的早期強(qiáng)度較低；而摻礦渣超細(xì)粉的混凝土早期強(qiáng)度較高，但礦渣超細(xì)粉的摻量較低時(shí)，起不到降低水化熱和溫升的作用，而且礦渣微粉的減水作用不如粉煤灰。若在混凝土中同時(shí)摻用粉煤灰和礦渣微粉，通過(guò)正交試驗(yàn)達(dá)到礦渣與粉煤灰的復(fù)合化，充分發(fā)揮各組分的超疊加效應(yīng)，比單摻粉煤灰或單摻礦渣微粉具有更好的效果。

4. 1 復(fù)合增強(qiáng)機(jī)理

混凝土中的水泥水化時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的Ca(OH)2 晶體，由于Ca(OH)2具有可溶性，在硬化混凝土中Ca(OH)2的分布是極不均勻的，從骨料與膠結(jié)料之間的界面看，在界面過(guò)渡層的一定區(qū)域內(nèi)Ca(OH)2富集及定向排列，與其他部分的水泥石相比，是一種多孔質(zhì)的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度很低。