粉煤灰激发剂

　　一、简介

　　它是由碱金属离子盐类、富钙离子碱类和高效减水剂经特种工艺复合而成。

　　该活性激发剂不但能够充分激活粉煤灰的活性，显著提高混凝土或砂浆中粉煤灰掺量（一般＞ 50% ），同时具有高效减水作用。

　　二、用途

1 、本产品主要用于建筑混凝土，适用于大掺量粉煤灰水泥混凝土及其制品，尤其适用于生产流动性或大流动性高掺量粉煤灰泵送混凝土，还可应用于不振捣自密实混凝土。

2 、本产品还应用于种类混凝土制品，如混凝土承重及非承重砌块，混凝土路面砖及路沿石的生产。

　　三、产品种类

　　四、产品技术指标

　　由北京市建筑材料质量监督检验站对本产品进行质量检验的结果如下：

　　检验依据： GB807 6 － 1997( 混凝土外加剂 ) 、 GB/T5008 0 － 2002 （普通混凝土拌合物性能试验方法标准）

检验结论及意见：以上检验结果均为实验值；

备注： 1 、本试验中减水率测定时基准混凝土采用的是 20 ± 2cm 坍落度砼；
2 、本试验采用水泥为 425 普硅水泥，粉煤灰为 2 级灰，连同本配合比为委托方提供。

大掺量粉煤灰高性能混凝土

　　1 、大掺量粉煤灰高性能混凝土配合比设计

　　正确的混凝土配合比设计是混凝土质量保证的前提。以往粉煤灰混凝土配合比设计都是在一个已经确定不掺粉煤灰混凝土配合比基础上，采用一定量的粉煤灰等量或超量取代水泥，这样的配合比设计将粉煤灰和水泥等同看待，而没有充分考虑到两者之间的差异。大量研究资料表明：粉煤灰对不同龄期混凝土强度的贡献同水泥是不一致的，此外，粉煤灰对混凝土强度的贡献还同水胶比密切相关 ( 一般随着水胶比的减小，粉煤灰对不同龄期混凝土强度的贡献随之增加 ) 。因而采用以往的配合比设计方法对大掺量粉煤灰高性能混凝土配合比进行设计时显然已经不再合适。关于大掺量粉煤灰高性能混凝土配合比的设计，英国 Dunstan 提出了一种新的理念，他将粉煤灰做为一种单独的组分，将混凝土的水胶比、灰胶比 ( 粉煤灰 - 胶结料比， F/C ＋ F) 和强度建立了一个三维模型 ( 见图 1) 。这样进行大掺量粉煤灰高性能混凝土配合比设计时就充分考虑了粉煤灰和水泥之间的性质差异以及水胶比对强度影响的差异。如图 1 所示，等水胶比平面显示当水胶比不变时 R 28 － F/(C+F) 的关系，即粉煤灰掺量增加时，混凝土强度下降；等强度平面显示达到相同强度时 (W ／ (C+F) － F/(C+F)) 的关系 ( 图中阴影部分所示 ) ，即增加粉煤灰掺量时，要相应降低水胶比，以保证混凝土强度不变。

　　2 、大掺量粉煤灰高性能混凝土性能研究

2.1 大掺量粉煤灰高性能混凝土拌合物性质

大掺量粉煤灰高性能具有良好的粘聚性，能减少泌水。同时，其和易性与粉煤灰的质量、外加剂品种及掺量等关系密切。总的来说，只要大掺量粉煤灰混凝土的配合比恰当，搅拌时间充分，其工作性能够满足不同工程的要求。 　　当所设计的大掺量粉煤灰高性能混凝土需要引起时，粉煤灰的烧失量对引气效果非常显著，高掺量与高碳量结合，会使引气变得很困难。即使是用低含碳粉煤灰配制的大掺量粉煤灰高性能混凝土，引气后的气泡保持能力也相对较差。因此，对于引气的大掺量粉煤灰高性能混凝土，需要通过适宜的施工工艺措施确保大掺量粉煤灰高性能混凝土入仓后的含气量满足设计要求。 　　如果不考虑外加剂的影响，大掺量粉煤灰高性能混凝土的凝结时间和以往低掺量粉煤灰混凝土一样，随掺量增加凝结时间有所延缓，延缓的程度与水泥品种，粉煤灰的品质有关。大掺量粉煤灰高性能混凝土通常还同时掺用高效减水剂或引气剂且计量较大，因此，凝结时间还受高效减水剂或引气剂用量的影响，当它们用量非常大时，大掺量粉煤灰高性能混凝土有时 1d 乃至 2d 都不能拆摸。但使用活性激发剂可明显加快凝结时间，使其与普通混凝土的凝结时间基本相同。此外，温度对大掺量粉煤灰高性能混凝土凝结时间及早期强度的影响，比普通混凝土和低掺量粉煤灰混凝土更为显著。

2 .2 大掺量粉煤灰高性能混凝土强度

　　一般而言，混凝土中掺粉煤灰后，其早期强度一般会随掺量的增加而降低。但大掺量粉煤灰高性能混凝土中各组分的配比可以有较大的灵活性，因此同样可以配制出早期强度高的大掺量粉煤灰高性能混凝土。同普通混凝土相比，大掺量粉煤灰高性能混凝土 28 d 后强度还有很大的增长。此外，大掺量粉煤灰高性能混凝土强度发展同温度密切相关，温度高，其强度发展很快，基本与普通混凝土强度发展速度同步；温度低，强度发展速度远低于普通混凝土。

2.3 大掺量粉煤灰高性能混凝土变形性能

　　大量工程实际表明，混凝土出现开裂 80% 是在承载之前。即混凝土在承载之前，混凝土变形受到约束作用产生应力，当产生的应力超过混凝土自身抗拉强度时，即产生开裂。因此混凝土的早期变形性能越来越收到人们的重视。混凝土早期变形性能主要包括温度变形、收缩变形和徐变变形。大掺量粉煤灰高性能混凝土含有大量粉煤灰，其水化放热导致的自身温升比普通硅酸盐水泥低得多，而且同普通水泥混凝土有明显的温峰且达温峰后温度下降相对较快相比，大掺量粉煤灰高性能混凝土的温降不太明显且达到最大温度后温度不会快速下降，因而温度变形小；此外，大掺量粉煤灰高性能混凝土弹性模量同普通混凝土相当，其收缩变形和徐变都低于普通混凝土。因此，可以认为大掺量粉煤灰高性能混凝土具有很好的抗裂性。

2.4 大掺量粉煤灰高性能混凝土耐久性

　　大掺量粉煤灰高性能混凝土的孔径分布与普通混凝土不同，大孔数量较少，渗透系数很小，一般在 1. 6 × 10 -14 ～ 5. 7 × 10 -14 m /s ，具有很强的抗离子渗透能力。大掺量粉煤灰高性能混凝土抗氯离子能力随龄期而变化，强度越高，氯离子渗透性越低。

　　试验结果表明，大掺量粉煤灰高性能混凝土 28d 试件的抗水渗透性都较基准混凝土差，但 90 d 的试件，其抗水渗透性都好于基准混凝土，特别时掺 56 ％粉煤灰的混凝土抗水渗透性达到最好等级。

　　大掺量粉煤灰高性能混凝土具有很好的抗冻融性能。试验结果表明，大掺量粉煤灰高性能混凝土的耐久性系数高于对照混凝土。但试验中也发现大约 50 次冻融循环后，大掺量粉煤灰高性能混凝土有轻微的表面剥落。比较了大掺量粉煤灰高性能混凝土 (C= 150kg /m 3 ， FA=19 0 ㎏ /m 3 ) 与普通混凝土 (C=290 ～ 340 ㎏ /m 3 ) 的抗冻融性，所有配合比都引入了 5 ％～ 7 ％含气量。结果表明，大掺量粉煤灰高性能混凝土的抗冻性明显好于普通混凝土。

　　研究表明，大掺量粉煤灰高性能混凝上的碳化深度均大于同养护龄期、同碳化历时的普通混凝土 ( 水泥用量与大掺量粉煤灰高性能混凝土总胶材用量相同 ) ，随养护龄期增长，碳化深度值有所降低。粉煤灰与水泥用量对碳化深度值具有显著影响。当总胶凝材料为 222 kg /m 3 时，掺 55 ％粉煤灰的大掺量粉煤灰高性能混凝土碳化深度增长平缓，但掺 70 ％粉煤灰的大掺量粉煤灰高性能混凝土碳化深度急剧增长；当总胶凝材料用量 333 kg /m 3 时，掺 55 ％粉煤灰的大掺量粉煤灰高性能混凝土碳化深度值明显降低且增长趋势平缓，掺 70 ％时，随碳化历时的延长，碳化进程有逐渐加快的趋势。

　　大掺量粉煤灰高性能混凝土具有非常好的抗硫酸盐侵蚀性。日本 Kawamura M 等把大掺量粉煤灰高性能混凝土浸入 10 ％的 Na 2 SO 4 溶液中，通过长达 2 年的试验研究，发现大掺量粉煤灰混凝土能有效地改善混凝土的抗硫酸盐性能。

　　大掺量粉煤灰高性能混凝土能有效地抑制碱 - 骨料反应。即使在一些严酷的条件下也是如此。 Malhotra 等的研究表明，粉煤灰掺量为 58 ％的大掺量粉煤灰高性能混凝土大大降低了混凝土的膨胀。

　　大掺量粉煤灰高性能混凝土的抗除冰盐能力较差。用 8 种粉煤灰制作的大掺量粉煤灰高性能混凝土板状试件进行除冰盐试验，结果除 5 号混凝土在 50 次冻融循环后表现等级为 4 级外，其余的混凝土经过 50 或 100 次冻融循环后表现等级均为 5 级。根据 ASTM 标准， 4 级与 5 级分别对应于中度剥落和严重剥落。

2.5 大掺量粉煤灰高性能混凝土的养护和龄期

　　Swamy 等通过研究认为，大掺量粉煤灰高性能混凝土可以用于结构混凝土和大体积混凝土。养护湿度对大掺量粉煤灰高性能混凝土的性能是很重要的。 Vandewalle 等的研究结果也显示，大掺量粉煤灰砂浆，相比于普通混凝土砂浆和低掺量的粉煤灰砂浆对养护湿度更为敏感，较长时间潮湿养护有利于大掺量粉煤灰高性能混凝土的强度发展，特别是长期强度的发展。

　　试验结果表明，养护龄期对混凝土的干缩有很大的影响，当湿养护 14 d 时，掺粉煤灰的各组混凝土的试件的早期干缩率与未掺粉煤灰的相近，直至后期如 180d 时，未掺粉煤灰的混凝土的干缩率才略大于各组 HVFAC ；湿养护 28d 时各组大掺量粉煤灰高性能混凝土的收缩率明显地小于未掺粉煤灰的混凝土， 90d 时干缩率可减小 15 ％以上；当湿养护时间长达 60d 时，大掺量粉煤灰混凝土的收缩率更小，而且到后期，无粉煤灰混凝土的干缩率仍有继续增大的势头，而大掺量粉煤灰混凝土至干缩时间 60 d 后干缩基本不再明显发展。

　　工程应用表明，采用“及时而充分”的湿养护，可有效预防或大大减少混凝土收缩裂缝的产生。某大厦已竣工的约 200 00 0 ㎡ 大掺量粉煤灰高性能混凝土现浇楼面板，除了少数湿养护不够及时、不够充分的混凝土表面出现少量细浅裂纹外，至今都未发现可见裂缝。同时，常压蒸养——压力蒸养 2 次养护工艺为大掺量粉煤灰高性能混凝土性能的提高提供了一条可行的途径。

　　对于 HVFAC 的龄期，试验结果显示，粉煤灰掺量为 55 ％的混凝土抗压强度，龄期为 28d 时，是基准混凝土的 80 ％；龄期为 90d 时，与基准混凝土大致相同；龄期为 1 年时，超过基准混凝土。

2.6 大掺量粉煤灰高性能混凝土的性能改善

　　虽然不少研究结果与应用情况说明，大掺量粉煤灰混凝土的性能足以在结构混凝土中使用，但是大掺量粉煤灰混凝土性能的一些不足是显而易见的。

　　由于大掺量粉煤灰混凝土中的粉煤灰掺量很大，在总的胶凝材料用量比较低的情况下，混凝土的 早期强度很低，这是大掺量粉煤灰高性能混凝土实际应用的不足之一。

　　Bilodeau 等研究结果表明，以 ASTM Ⅲ 型水泥取代 ASTM I 型水泥，在水泥用量 115 ～ 155 kg /m 3 、粉煤灰掺量为 56 ％时， 1d 抗压强度可以提高 5 ～ 8MPa ，不仅显著改善了大掺量粉煤灰高性能混凝土的早期强度比较低的不足，而且也明显提高大掺量粉煤灰混凝土的耐久性。

　　大掺量粉煤灰混凝土的强度等性能提高还可以用掺加外加剂等方式来实现。很多研究者都提出采用激发法剂手段来提高大掺量粉煤灰混凝土的早期强度，认为粉煤灰 - 石灰 - 硫酸盐系统在常温常压下能非常有效激发粉煤灰活性，这一系统也能适应大掺量粉煤灰高性能混凝土。

　　低的抗碳化性能是大掺量粉煤灰高性能混凝土又一不足。改善措施之一是适当提高粉煤灰混凝土的碱储备，最为经济的是掺加石灰。对于大掺量粉煤灰高性能混凝土，将矿渣粉与粉煤灰复掺，能较大程度改善大掺量粉煤灰的抗碳化性能。用磨细矿渣微粉取代水泥，除了能进一步降低浆体孔隙率，提高抗渗性外，浆体的 CH 含量远比粉煤灰水泥浆体高，从而使得矿粉水泥基材料的抗碳化能力明显高于粉煤灰水泥基材料的抗碳化能力。并且认为所有提高抗渗性的途径，都有利于 HVFAC 抗碳化性能的改善 。