混合材料应用于土木工程材料中

2023-09-01 理论教育版权反馈

【摘要】：火山灰质混合材料用于水泥中的火山灰质混合材料，无论是天然的还是人工的，其主要成分均为二氧化硅、三氧化二铝。粉煤灰为密实带釉状的玻璃体，主要化学成分是活性二氧化硅和活性三氧化二铝，它也是具有潜在水硬性的混合材料。

在磨制水泥时掺入的矿物质材料叫作混合材料，可改善水泥性能，调节水泥强度等级。按照参与水泥水化的程度，水泥混合材料包括非活性混合材料和活性混合材料。

1.非活性混合材料

加入水泥中不与或几乎不与水泥水化产物发生作用，仅仅是降低强度等级，提高产量，降低成本，调节水泥性能，减小水化热的这一类矿物料，称为非活性混合材料。非活性混合材料又称为填充性混合材料，无化学活性，只起填充作用。常见的非活性混合材料有磨，细的石灰石粉、窑灰等。

2.活性混合材料

常温条件下，能在氢氧化钙溶液中，发生显著的水化反应，并生成相应的具有水硬性水化产物的混合材料称为活性混合材料。常用的活性混合材料有如下几种：

（1）粒化高炉矿渣

炼铁高炉的废渣在高温熔融状态下冲入水池，经急冷形成的质地疏松的颗粒状物料即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。其主要化学成分是活性CaO、SiO2和Al2O3。由于在短时间内温度急剧下降，粒化高炉矿渣的内部形成玻璃体结构，储有大量的化学潜能。

（2）火山灰质混合材料

用于水泥中的火山灰质混合材料，无论是天然的还是人工的，其主要成分均为二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）。以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性的石灰混合后，再加水拌和，则不仅能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化。

粉煤灰是火力发电厂用收尘器从烟道中收集的灰粉，也称飞灰。粉煤灰为密实带釉状的玻璃体，主要化学成分是活性二氧化硅（SiO2）和活性三氧化二铝（Al2O3），它也是具有潜在水硬性的混合材料。其潜在的水硬性原理与火山灰质混合材料相同。水泥活性混合材料用粉煤灰不分级。

（4）活性混合材料的水化硬化

常用活性混合材料的主要成分均是活性SiO2和Al2O3，它们单独与水拌和不具备水硬性，但是磨细后与石灰、石膏或硅酸盐水泥等一起加水拌和，则具有化学活性，能生成水硬性胶凝性物质，典型的化学反应式为：

此外，当体系中有石膏存在时，生成的水化铝酸钙还能与石膏进一步反应，生成水化硫铝酸钙。这些水化产物与硅酸盐水泥的水化产物类似，具有一定的强度和较高的水硬性。

由上述反应机理可以看出，Ca（OH）2和石膏的存在使活性混合材料的潜在活性得以发挥，所以称Ca（OH）2为碱性激发剂，石膏为硫酸盐激发剂。