Supplementary Cementitious Materials

本文较为系统的介绍了硅粉、粉煤灰、矿渣、高岭土等辅助胶凝材料对混凝土强度、水化热等理化指标的影响。这的阅读了解。

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欢迎来到《混凝土混合物的设计与控制》。我们将介绍第4章：补充性水泥材料。本章将介绍各种可用于混凝土的补充性水泥材料（SCMs），并回顾它们对新拌和硬化混凝土的影响。

补充性水泥材料

补充性水泥材料（SCMs）是与波特兰水泥或混合水泥一起使用时，通过水化或火山灰活性对混凝土性能产生贡献的材料。补充性水泥材料包括：粉煤灰（C类和F类）、偏高岭土、煅烧粘土、硅灰、矿渣水泥等。

粉煤灰

粉煤灰是燃烧粉煤和电力生产的副产品，分为F类和C类。F类粉煤灰具有火山灰活性，通常由燃烧无烟煤或烟煤产生；C类粉煤灰具有火山灰和水化活性，通常由燃烧褐煤或次烟煤产生。

矿渣水泥

矿渣水泥，也称为粒化高炉矿渣，是在高炉中生产铁时产生的副产品。根据ASTM C989标准，矿渣水泥分为80级、100级和120级，分别具有低、中、高活性指数。

硅灰

硅灰是电弧炉生产硅金属和铁硅合金的工业副产品。根据ASTM C1240标准，硅灰可以以超细粉末、浆液或密实化形式供应。

自然火山灰

自然火山灰来自天然矿物沉积物，有些需要热处理（煅烧）以使其具有火山灰活性，而其他如火山灰则只需最少的加工。

高岭土

高岭土是通过低温煅烧高岭土粘土制成的。高岭土与氢氧化钙反应形成硅酸钙水合物（CSH），这种CSH不同于波特兰水泥的CSH，但有助于提高强度并降低硬化材料的渗透性。

对新拌混凝土的影响

SCMs对新拌混凝土的性能有多种影响，包括降低需水量、提高工作性、减少泌水和离析、延长凝结时间等。

对硬化混凝土的影响

SCMs对硬化混凝土的性能也有显著影响，包括提高强度、降低渗透性和吸水性、减少碱-硅反应等。

碱-硅反应

下图显示了煅烧粘土和高岭土对碱-硅反应的抑制效果。含有低于20%氧化钙（CaO）的粉煤灰通常在ASTM C1293标准下有效减少膨胀。在使用反应性骨料和25%替代率的混凝土棱柱中，某些高铝含量的粉煤灰效果不佳。未使用粉煤灰时，该骨料膨胀约25%。

抗除冰剂剥落性

这是PCA户外测试场中含有粉煤灰、矿渣、高岭土和波特兰水泥的混凝土板，在经历30年的除冰剂和霜冻暴露后的情况。这些样品展示了含有各种补充性水泥材料的混凝土的耐久性。

下图显示了除冰剂剥落性与粉煤灰掺量的关系。对于含有中高水胶比的引气混凝土，替代25%和50%的波特兰水泥的粉煤灰，其剥落率分别为0（无剥落）和5（严重剥落）。该表明设计良好、施工和养护得当的混凝土，无论是否含有粉煤灰，都能同样抵抗除冰剂剥落。ACI 318建筑规范规定，粉煤灰、矿渣和硅灰的最大掺量分别为25%、50%和10%，总补充性水泥材料含量不应超过胶凝材料总量的50%。

总结

本模块介绍了可用于混凝土的各种补充性水泥材料及其对新拌和硬化混凝土的影响。如果有任何问题，请在笔记中记录下来，以便在下节课讨论。

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