101 混凝土的组成材料.docx

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101混凝土的组成材料

10混凝土工程。

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混凝土是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料，需要时掺入外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。

混凝土按施工工艺分主要有：

预拌混凝土、现场搅拌混凝土、离心成型混凝土、喷射混凝土、泵送混凝土等；按拌合料的流动度分有：

干硬性混凝土、半干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、大流动性混凝土、自流平混凝土等。

本手册着重介绍一般工业与民用建筑、构筑物等以水泥为主的普通混凝土及部分特殊性能混凝土。

10-1混凝土的组成材料

10-1-1水泥

10-1-1-1常用水泥的种类

常用的水泥有：

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

性能见表10-1。

10-1-1-2常用水泥的选用及各种水泥的适量范围

常用水泥的选用及各种水泥的适用范围见表10-2、表10-3。

常用水泥的种类表10-1

项次

水泥名称

标准编号

原料

代号

特性

强度等级

备注

1

硅酸盐水泥

（GB175-1999）

硅酸盐水泥熟料、0%~5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料

P·I、P·II

早期强度及后期强度都较高，在低温下强度增长比其他种类的水泥快，抗冻、耐磨性都好，但水化热较高，抗腐蚀性较差

42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R

R系指早强型水泥

2

普通硅酸盐水泥

（GB175-1999）

硅酸盐水泥熟料、6％~15％的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料

P·O

除早期强度比硅酸盐水泥稍低，其他性能接近硅酸盐水泥

32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R

3

矿渣硅酸盐水泥

（GB1344-1999

硅酸盐水泥熟料和20％~70％粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料

P·S

早期强度较低，在低温环境中强度增长较慢，但后期强度增长较快，水化热较低，抗硫酸盐侵蚀性较好，耐热性较好，低干缩变形较大，析水性较大，耐磨性较差

32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R

4

火山灰质硅酸盐水泥

（GB1344-1999）

硅酸盐水泥熟料和20％~50％火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成

P·P

早期强度较低，在低温环境中强度增长较慢，在高温潮湿环境中（如蒸汽养护）强度增长较快，水化热较低，抗硫酸盐侵蚀性较好，但干缩变形较大，析水性较大，耐磨性较差

32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R

5

粉煤灰硅酸盐水泥

（GB1344-1999）

硅酸盐水泥熟料和20％~40％粉煤灰、适量石膏磨细制成

P·F

早期强度较低，水化热比火山灰水泥还低，和易性好，抗腐蚀性好，干缩性也较小，但抗冻、耐磨性较差

32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R

6

复合硅酸盐水泥

（GB12958-1999）

硅酸盐水泥熟料、15％~50%两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料

P·C

介于普通水泥与火山灰水泥，矿渣水泥以及粉煤灰水泥性能之间，当复掺混合材料较少（小于20%）时，它的性能与普通水泥相似，随着混合材料复掺量的增加，性能也趋向所掺混合材料的水泥

32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R

各种水泥的适用范围表10-3

项次

水泥名称

水泥标准编号

基本用途

可用范围

不适用范围

使用注意事项

1

硅酸盐水泥

GB175-1999

混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的地上、地下和水中结构

受侵蚀水（海水、矿物水、工业废水等）及压力水作用的结构

使用加气剂可提高抗冻能力

2

普通硅酸盐水泥

GB175-1999

3

矿渣硅酸盐水泥

GB1344-1999

混凝土和钢筋混凝土的地上、地下和水中的结构以及抗硫酸盐侵蚀的结构

需早期发挥强度的结构

加强洒水养护，冬期施工注意保温

4

火山灰质硅酸盐水泥

GB1344-1999

高湿条件下的地上一般建筑

1．受反复冻融及干湿循环作用的结构

2．干燥环境中的结构

加强洒水养护，冬期施工注意保温

5

粉煤灰硅酸盐水泥

GB1344-1999

混凝土和钢筋混凝土的地上、地下和水中的结构；抗硫酸盐侵蚀的结构；大体积水工混凝土

需早期发挥强度的结构

加强洒水养护，冬期施工注意保温

6

抗硫酸盐硅酸盐水泥

GB748-1996

受硫酸盐水溶液侵蚀，反复冻融及干湿循环作用的混凝土及钢筋混凝土结构

受硫酸盐（SO4-离子浓度在2500mg/L以下）水溶液侵蚀的混凝土及钢筋混凝土结构

配制混凝土的水灰比应小些

7

高抗硫酸盐水泥

受硫酸盐（SO4-离子浓度在2500~10000mg/L）水溶液侵蚀的混凝土及钢筋混凝土结构

严格控制水灰比

8

快硬硅酸盐水泥

GB199-1990

要求快硬的混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构

9

高强硅酸盐水泥

要求快硬、高强的混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构

1．贮存过久，易风化变质

2．需强烈搅拌，并最好采用预振和加压振捣

10

矾土水泥（高铝水泥）

GB201-2000

1．耐热（＜1300℃）混凝土

2．抗腐蚀（如弱酸性腐蚀、硫酸盐、镁盐腐蚀）的混凝土和钢筋混凝土

1．特殊需要的抢修抢建工程

2．在－5℃以上施工的工程

1．蒸汽养护的混凝土

2．连续浇筑的大体积混凝土

3．与碱液接触的工程

4．不宜制作薄壁构件

1．后期强度有下降。

混凝土应以最低强度稳定值作为设计强度

2．不得与硅酸盐水泥、石灰及碱性物质混合

3．未经试验不得使用外掺剂

4．钢筋混凝土结构的钢筋保护层应加大1~2cm

5．在混凝土硬化过程中，环境温度不得超过30℃

11

硅酸盐膨胀水泥

建标55-61

1．有抗渗性要求的混凝土及砂浆

2．预制构件的接缝及接头

3．浇灌地脚螺栓及修补加固

环境温度高于40℃的结构

1．加强早期养护，养护期不少于14d

2．易风化，贮存期不宜过长

12

石青矾土膨胀水泥

JC56-68

1．与碱性介质接触的结构

2．环境温度高于80℃的结构

3．受反复冻融循环的结构

1．不得在负温下施工

2．不得与石灰及各种硅酸盐水泥混用

3．贮存时严格防潮

4．施工时养护期不少于14d

5．施工温度超过30℃时，凝固时间显著缩短，应采取相应措施

13

无收缩性不透水水泥

建标58-61

喷射砂浆防水层

非潮湿环境中的结构

14

石膏矿渣水泥

建标31-61

1．水中或潮湿环境中的混凝土结构

2．地下、水中或井下的抗硫酸盐侵蚀的混凝土结构

3．大体积混凝土

1．受反复冻融作用的混凝土结构

2．需早期发挥强度的结构

3．钢筋混凝土结构

1．不得与各种硅酸盐水泥混合使用

2．加强养护，养护期至少14~21d，在最初7d内不得受水浸泡或受水冲刷

3．宜选用较小的坍落度（1~5cm），严格控制水灰比

4．不宜在10℃以下的温度中施工

5．贮存期不宜过久

15

砌筑水泥

GB/T3183-1997

1．钢筋混凝土预制构件之间的锚固连接（浆描法）

2．抢修及修补工程的灌孔、接缝、填充补强等

要求膨胀量大的混凝土不宜使用砌筑水泥

1．未经试验不得掺ty其他外加剂

2．可与硅酸盐水泥混合，但混合后即失去其原有特性。

不得与其他水泥混用

3．使用温度不得低于5℃，不得高于40℃

4．水泥严防受潮

常用水泥的选用表10-2

混凝土工程特点

或所处环境条件

优先选用

可以使用

不得使用

环境条件

在普通气候环境中的混凝土

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

在干燥环境中的混凝土

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

在高湿度环境中或永远处在水下的混凝土

矿渣硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

严寒地区的露天混凝土、寒冷地区的处在水位升降范围内的混凝土

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

严寒地区处在水位升降范围内的混凝土

普通硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥

受侵蚀性环境水或侵蚀性气体作用的混凝土

根据侵蚀性介质的种类、浓度等具体条件按专门（或设计）规定选用

厚大体积的混凝土

粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥

硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥

工程特点

要求快硬的混凝土

快硬硅酸盐水泥、硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

高强（大于C60）的混凝土

硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

有抗渗性要求的混凝土

普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥

不宜使用矿渣硅酸盐水泥

有耐磨性要求的混凝土

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

注：

1．蒸汽养护时用的水泥品种，宜根据具体条件通过试验确定。

2．复合硅酸盐水泥选用应根据其混合材的比例确定。

10-1-1-3水泥的验收与保管

水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175等的规定。

当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月（快硬硅酸盐水泥超过一个月）时，应进行复验，并按复验结果使用。

钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。

检查数量：

按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。

检验方法：

检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。

为能及时得知水泥强度，可按《水泥强度快速检验方法》（ZBQll004）预测水泥28d强度。

入库的水泥应按品种、强度等级、出厂日期分别堆放，并树立标志。

做到先到先用，并防止混掺使用。

为了防止水泥受潮，现场仓库应尽量密闭。

包装水泥存放时，应垫起离地约30cm，离墙亦应在30cm以上。

堆放高度一般不要超过10包。

临时露天暂存水泥也应用防雨篷布盖严，底板要垫高，并采取防潮措施。

水泥贮存时间不宜过长，以免结块降低强度。

常用水泥在正常环境中存放三个月，强度将降低10%~20%；存放六个月，强度将降低15%~30%。

为此，水泥存放时间按出厂日期起算，超过三个月应视为过期水泥，使用时必须重新检验确定其强度等级。

水泥不得和石灰石、石膏、白垩等粉状物料混放在一起。

10-1-2砂

砂按其产源可分天然砂、人工砂。

由自然条件作用而形成的，粒径在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。

天然砂可为河砂、湖砂、海砂和山砂。

人工砂又分机制砂、混合砂。

人工砂为经除土处理的机制砂、混合砂的统称。

机制砂是由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。

混合砂是由机制砂和天然砂混合制成的砂。

按砂的粒径可分为粗砂、中砂和细砂，目前是以细度模数来划分粗砂、中砂和细砂，习惯上仍用平均粒径来区分，见表10-4。

砂的分类表10-4

粗细程度

细度模数μi

平均粒径（mm）

粗砂

3.7~3.1

0.5以上

中砂

3.0~2.3

0.35~0.5

细砂

2.2~1.6

0.25~0.35

10-1-2-1砂的技术要求

1．颗粒级配

混凝土用砂按0.630mm筛孔的累计筛余量可分为三个级配区，见表10-5。

砂的颗粒级配应处于表中的任何一个区域内。

配制混凝土时宜优先选用II区砂。

II区宜用于强度等级C30~C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；I区宜用于强度等级大于C60的混凝土；III区宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。

对于泵送混凝土用砂，宜选用中砂。

砂颗粒级配区表10-5

筛孔尺寸

（mm）

级配区

I区

II区

III区

累计筛余（％）

10.00

0

0

0

5.00

10~0

10~0

10~0

2.50

35~5

25~0

15~0

1.25

65~35

50~10

25~0

0.63

85~71

70~41

40~16

0.315

95~80

92~70

85~55

0.16

100~90

100~90

100~90

2．砂的质量要求（表10-6）

砂的质量要求表10-6

质量

项目

质量指标

含泥量

（按重量计％）

混凝土强度等级

≥C30

≤3.0

＜C30

≤5.0

泥块含量

（按重量计％）

≥C30

≤1.0

＜C30

≤2.0

有害物质限量

云母含量（按重量计％）

≤2.0

轻物质含量（按重量计％）

≤1.0

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3按重量计％）

≤1.0

有机物含量（用比色法试验）

颜色不应深于标准色，如深于标准色，则应按水泥胶砂强度试验方法，进行强度对比试验，抗压强度比不应低于0.95

坚固性

混凝土所处的环境条件

在严寒及寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土

循环后重量损失（％）

≤8

其他条件下使用的混凝土

≤10

10-1-2-2砂的验收、运输和堆放

1．验收

生产单位应按批对产品进行质量检验。

在正常情况下，机械化集中生产的天然砂，以400m3或600t为一批。

人工分散生产的，以200m3或300t为一检验批。

不足上述规定者也以一批检验。

每批至少应进行颗粒级配和含泥量检验。

如为海砂，还应检验其氯盐含量。

在发现砂的质量有明显变化时，应按其变化情况，随时进行取样检验。

砂产量比较大，而产品质量比较稳定时，可进行定期的检验。

在新产源开发前，应对产品按有关要求进行全面检验。

砂的使用单位的质量检测报告内容应包括：

委托单位；样品编号；工程名称；样品产地和名称；代表数量；检测条件；检测依据；检测项目；检测结果；结论等。

砂的数量验收，可按重量或体积计算。

测定重量可用汽车地量衡或船舶吃水线为依据。

测定体积可按车皮或船的容积为依据。

用其他小型工具运输时，可按量方确定。

2．运输和堆放

砂在运输、装卸和堆放过程中，应防止离析和混入杂质，并应按产地、种类和规格分别堆放。

10-1-3石子

普通混凝土所用的石子可分为碎石和卵石。

由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的粒径大于5mm的岩石颗粒，称为碎石；由自然条件作用而形成的粒径大于5mm的岩石颗粒，称为卵石。

10-1-3-1石子的技术要求

1．颗粒级配

碎石和卵石的颗粒级配，应符合表10-7的要求。

碎石或卵石的颗粒级配范围表10-7

级配

情况

公称粒径

（mm）

累计筛余按重量计（％）

筛孔尺寸（圈孔筛）（mm）

2.50

5.00

10.0

16.0

20.0

25.0

31.5

40.0

50.0

63.0

80.0

100

连续粒级

5~10

95~100

80~100

0~15

0

-

-

-

-

-

-

-

-

5~16

95~100

90~100

30~60

0~10

0

-

-

-

-

-

-

-

5~20

95~100

90~100

40~70

-

0~10

0

-

-

-

-

-

5~25

95~100

90~100

-

30~70

-

0~5

0

-

-

-

-

5~31.5

95~100

90~100

70~90

-

15~45

-

0~5

0

-

-

-

5~40

-

95~100

75~90

-

30~65

-

-

0~5

0

-

-

-

单粒级

10~20

-

95~100

85~100

-

0~15

0

-

-

-

-

-

-

16~31.5

-

95~100

-

85~100

-

-

0~10

0

-

-

-

-

20~40

-

-

95~100

-

80~100

-

-

0~10

0

-

-

-

31.5~63

-

-

-

95~100

-

-

75~100

45~75

-

0~10

0

-

40~80

-

-

-

-

95~100

-

-

70~100

-

30~60

0~10

0

注：

公称粒级的上限为粒级的最大粒径。

单粒级宜用于组合成具有要求级配的连续级配，也可与连续级配混合使用，以改善其级配或配成较大粒度的连续级配。

不宜用单一的单粒级配制混凝土。

如必须单独使用，则应做技术经济分析，并通过试验证明不会发生离析或影响混凝土的质量。

2．石子质量要求（表10-8）

石子的质量要求表10-8

质量项目

质量指标

针、片状颗粒含量，按重量计（％）

混凝土强度等级

≥C30

≤15

＜C30

≤25

含泥量按重量计

（％）

≥C30

≤1.0

＜C30

≤2.0

泥块含量按重量计

（％）

≥C30

≤0.5

＜C30

≤0.7

碎石压碎指标值

（％）

混凝土强度等级

水成岩

C55~C40

≤10

≤C35

≤16

变质岩或深层的火成岩

C55~C40

≤12

≤C35

≤20

火成岩

C55~C40

≤13

≤C35

≤30

卵石压碎指标值

（％）

混凝土强度等级

C55~C40

≤12

≤C35

≤16

坚固性

混凝土所处的环境条件

在严寒及寒冷地区室外使用，并经常处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土

循环后重量损失（％）

≤8

在其他条件下使用的混凝土

≤12

有害物质限量

硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3按重量计％）

≤1.0

卵石中有机质含量（用比色法试验）

颜色应不深于标准色。

如深于标准色，则应配制成混凝土进行强度对比试验，抗压强度比应不低于0.95

10-1-3-2石子的验收、运输和堆放

1．验收

生产厂家和供货单位应提供产品合格证及质量检验报告。

使用单位在收货时应按同产地同规格分批验收。

用大型工具（如火车、货船或汽车）运输的，以400m3或600t为一验收批，用小型工具（如马车、拖拉机等）运输的以200m3或300t为一验收批。

不足上述者以一验收批论处。

每验收批至少应进行颗粒级配、含泥量、泥块含量及针、片状颗粒含量检验。

对重要工程或特殊工程应根据工程要求增加检测项目。

对其他指标的合格性有怀疑时应予检验。

当质量比较稳定、进料量又较大时，可定期检验。

当使用新产源的石子时，应由生产厂家或供货单位按质量要求进行全面检验。

石子的使用单位的质量检测报告内容应包括：

委托单位、样品编号、工程名称、样品产地、类别、代表数量、检测依据、检测条件、检测项目、检测结果、结论等。

碎石或卵石的数量验收，可按重量计算，也可按体积计算。

测定重量可用汽车地量衡称量或船舶吃水线为依据。

测定体积可按车皮或船舷的容积为依据。

用其他小型运输工具运输时，可按量方确定。

2．运输和堆放

碎石或卵石在运输、装卸和堆放过程中，应防止颗粒离析和混入杂质，并应按产地、种类和规格分别堆放。

堆料高度不宜超过5m，但对单粒级或最大粒径不超过20mm的连续粒级，堆料高度可以增加到10m。

10-1-4水

一般符合国家标准的生活饮用水，可直接用于拌制各种混凝土。

地表水和地下水首次使用前，应按有关标准进行检验后方可使用。

海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。

有饰面要求的混凝土也不应用海水拌制。

混凝土生产厂及商品混凝土厂搅拌设备的洗刷水，可用作拌合混凝土的部分用水。

但要注意洗刷水所含水泥和外加剂品种对所拌合混凝土的影响，并且最终拌合水中氯化物、硫酸盐及硫化物的含量应满足表10-9的规定。

混凝土拌合用水中物质含量限值表10-9

项目

预应力混凝土

钢筋混凝土

素混凝土

pH值

＞4

＞4

＞4

不溶物（mg/L）

＜2000

＜2000

＜5000

可溶物（mg/L）

＜2000

＜5000

＜10000

氯化物（以Cl-计）（mg/L）

＜500①

＜1200

＜3500

硫酸盐（以SO42-计）（mg/L）

＜600

＜2700

＜2700

硫化物（以S2-计）（mg/L）

＜100

-

-

注：

使用钢丝或经热处理钢筋的预应力混凝土氯化物含量不得超过350mg/L。

混凝土拌合用水的技术要求：

1．所用于拌合混凝土的拌合用水所含物质对混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土不应产生以下有害作用：

①影响混凝土的和易性和凝结；②有损于混凝土的强度发展；③降低混凝土的耐久性，加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断；④污染混凝土表面。

2．采用待检验水和蒸馏水或符合国家标准的生活用水，试验所得的水泥初凝时间差及终凝时间差均不得大于标准规定时间的30min。

3．采用待检验水配制的水泥砂浆或混凝土的28d抗压强度，不得低于用蒸馏水或符合国家标准的生活饮用水拌制的对应砂浆或混凝土抗压强度的90％。

若有早期抗压强度要求时，需增加7d的抗压强度试验。

4．水的pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的含量应符合表10-9的要求。

10-1-5矿物掺合料

矿物掺合料，指以氧化硅、氧化铝为主要成分，在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土性能，且掺量不小于5%的具有火山灰活性的粉体材料。

矿物掺合料是混凝土的主要组成材料，它起着根本改变传统混凝土性能的作用。

在高性能混凝土中加入较大量的磨细矿物掺合料，可以起到降低温升，改善工作性，增进后期强度，改善混凝土内部结构，提高耐久性，节约资源等作用。

其中某些矿物细掺合料还能起到抑制碱-骨料反应的作用。

可以将这种磨细矿物掺合料作为胶凝材料的一部分。

高性能混凝土中的水胶比是指水与水泥加矿物细掺合料之比。

矿物掺合料不同于传统的水泥混合材，虽然两者同为粉煤灰、矿渣等工业废渣及沸石粉、石灰粉等天然矿粉，但两者的细度有所不同，由于组成高性能混凝土的矿物细掺合料细度更细，颗粒级配更合理，具有更高的表面活性能，能充分发挥细掺合料的粉体效应，其掺量也远远高过水泥混合材。

不同的矿物掺合料对改善混凝土的物理、力学性能与耐久性具有不同的效果，应根据混凝土的设计要求与结构的工作环境加以选择。

使用矿物细掺合料与使用高效减水剂同样重要，必须认真试验选择。

10-1-5-1粉煤灰

1．品质指标

粉煤灰按其品质分为I、II、III三个等级。

其品质指标应满足表10-10的规定。

这些指标适用于一般工业与民用建筑结构和构筑物中掺粉煤灰的混凝土和砂浆。

粉煤灰品质指标和分类表10-10

序号

指标

粉煤灰级别

I