文 献 综 述

1、前言

不同矿物细掺料在混凝土中的作用有其各自的特点，有的是优点，有的是缺点。例如，偏高岭土等在混凝土中有增强的作用，但因需水量大而允许掺量有限，对混凝土温升没有降低的作用^[1-5]；磨细矿渣的需水量不大，对混凝土的强度有利，但自干燥收缩较大；掺粉煤灰的混凝土自干燥收缩和干燥收缩都小，而且需水量小，但其抗碳化性能较差^[5-8]，等等。根据复合材料的”超叠效应”（Synergistic）原理，将不同种类细掺料以合适的复合比例和总掺量掺入混凝土，则可使其取长补短，不仅可调节需水量，提高混凝土的抗压强度，而且还可提高混凝土的抗折强度，减少收缩，提高耐久性。例如同时掺用偏高岭土和粉煤灰时，可用粉煤灰来降低需水量和减小自干燥收缩，而用偏高岭土来提高早期强度。应当注意的是，并不是任何细掺料都有这样的复合效应，必须通过试验来确定。只有两种细掺料的活性相近时，才有可能存在这样的”超叠复合效应”。活性相差较大的两种细掺料，则只有符合组成定律的”组合效应”，即各自的贡献与其在复合体中的组成比例成正比。磨细矿渣有较高的活性和较低的需水性。使用粉煤灰和磨细矿渣双掺，在总掺量相同时，混凝土强度随粉煤灰与矿渣的比例的减小而提高。

2、超细粉煤灰研究状况及分析

粉煤灰在普通混凝土中的作用效应，国内外学者已进行了比较系统的研究，并提出了粉煤灰在普通混凝土中的三个主要作用效应，即形态效应、活性效应和微集料效应^[9]。

随着对高强高性能混凝土研究的深入，粉煤灰特别是平均粒径小于10μm或比表面积大于600m²/g的超细粉煤灰，在低水胶比(水胶比小于0.35)混凝土中表现出一系列独特的效应，如:超细粉煤灰的密实填充增密作用对混凝土早期强度的贡献增大^[10-12];对新拌混凝土的坍落度损失抑制作用显著^[13-14];具有比较明显的减水和增强效应;火山灰效应能够改善水化产物的微细观结构，从而使混凝土具有优异的力学性能和耐久性。国内外学者对超细粉煤灰对混凝土界面过渡区的强化作用和粉煤灰混凝土强度预测模型等问题亦进行了一定的研究。纵观已进行的有关超细粉煤灰在低水胶比混凝土中的作用效应，从本质上来说，是由于超细粉煤灰的微集料物理密实填充作用及火山灰效应强化了混凝土微细观结构，从而使超细粉煤灰混凝土获得良好的性能。

3、紧密堆积理论

水泥的粒径分布对水泥石的结构，进而对水泥石的性能影响很大，它决定着水泥浆体的堆积密度以及水泥水化速度和水化物的生成量，只有当水泥浆体的堆积密度最佳，同时水泥水化物能够将水泥浆体的孔隙充分填充时，才能得到最密实的水泥石结构。研究表明：提高堆积密度需要较宽的粒径分布，而提高水化速度需要尽量窄的粒径分布网。

当矿物掺合料水泥胶凝体系的总体细度达到最佳级配（接近最紧密堆积），便提高了该体系的流动性，胶凝体系达到较紧密堆积状态，粉料中的总孔隙率降低，平均孔径减小，大孔数量减少，小孔数量增加，孔结构细化孔隙分布更为合理，混凝土更加致密，从而提高了水泥的抗压强度。

水泥工业常用的粉体，如水泥、粉煤灰和矿渣细粉等颗粒都是不规则的，颗粒之间存在各种相互干扰，阻碍其自由移动。若细颗粒的几何尺寸合适，不能刚好填入粗颗粒的空隙中，这时便会将粗颗粒架开。另外，对混合粉体总体积的影响不仅是粗细颗粒的体积含量，更主要是它们的含量比例。若细颗粒含量太少，在粗颗粒之间必然留有未被填满的空隙；反之，所有粗颗粒的空隙都被填满之后，剩余的细颗粒会将粗颗粒挤开。粗颗粒的外表面也不会是完全光滑的，对颗粒的自由滑动会起阻碍作用，干扰其有序排列，所以在粗颗粒周围的细小颗粒往往不能紧密排列，留有较多空隙，这就是所谓的”壁面效应”。细颗粒之间还存在相互吸附力，包括范德华力和静电力等^[15-16]。以上这些干扰因素在计算粉体堆积密度时都必须予以考虑。