摘要：隨著建筑行業(yè)飛速發(fā)展，作為建筑材料的混凝土愈來愈廣泛的被應(yīng)用，其技術(shù)方面的措施要求也顯得愈益重要。礦粉在混凝土的應(yīng)用不僅克服了僅摻粉煤灰時取代水泥量有限的弱點(diǎn)，進(jìn)一步降低水泥用量，而且改善了混凝土耐久性，降低了混凝土成本。這方面的研究工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義，本文正是在這種大形勢下對礦粉在混凝土中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵字：礦粉,混凝土,應(yīng)用

　　前言

　　礦渣粉是水淬粒化高爐礦渣經(jīng)粉磨后達(dá)到規(guī)定細(xì)度的一種粉體材料。自從1862年德國人發(fā)現(xiàn)水淬?；郀t礦渣具有潛在活性后，礦渣長期作為水泥混合材使用。隨著國際上對礦粉研究的不斷深入和大規(guī)模的開發(fā)利用，自20世紀(jì)90年代起，我國開始了礦粉的特點(diǎn)及應(yīng)用研究，提出礦粉在配制高強(qiáng)混凝土方面的巨大潛力。隨著礦渣磨細(xì)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦渣被磨至相應(yīng)細(xì)度的能耗越來越低，并且細(xì)度也很容易達(dá)到400m2/kg以上，為礦渣粉的大量應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。隨著礦粉生產(chǎn)線一條一條的建立，礦粉的應(yīng)用已在全國范圍內(nèi)廣泛展開。我國混凝土，特別是商品混凝土膠凝材料體系正由“水泥”、“水泥+粉煤灰”向“水泥+粉煤灰+礦粉”體系轉(zhuǎn)變。由于理論研究和應(yīng)用技術(shù)開發(fā)都存在著不足之處，大量應(yīng)用勢必出現(xiàn)這樣或那樣的問題，因此對于未來礦粉在混凝土中的應(yīng)運(yùn)一定要加以重視。

　　一、礦粉

　　(一)礦粉的概念

　　礦粉又稱礦渣微粉、細(xì)磨礦粉，即磨細(xì)水淬高爐礦渣粉。磨細(xì)礦粉是以高爐水淬礦渣為主要原料經(jīng)干燥、粉磨處理而制成的超細(xì)粉末材料，是制備高性能水泥和混凝土的優(yōu)質(zhì)混合材。由專業(yè)的工廠生產(chǎn)，制作混凝土?xí)r加入到混凝土中，摻量以占混凝土中水泥質(zhì)量計(jì)。礦粉以比表面積來分又可以進(jìn)一步分為普通礦粉和超細(xì)礦粉。

　　(二)礦渣粉的性質(zhì)

　　礦粉是水淬粒化高爐礦渣經(jīng)粉磨后達(dá)到規(guī)定細(xì)度的一種粉體材料。礦渣含有較多的CaO(35%-45%)，經(jīng)水淬后的粒化高爐礦渣大部分為非晶體，具有玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種玻璃體蘊(yùn)藏有很高的結(jié)晶性能量，具有很好的活性。水淬礦渣根據(jù)其成分可分為酸性礦渣和堿性礦渣，堿性礦渣的活性優(yōu)于酸性礦渣，礦渣中的Al2O3含量也是標(biāo)志礦渣活性的一個重要特征，其含量越高，礦渣活性也越高。高爐礦渣水淬的活性主要取決于四個方面：化學(xué)組成、玻璃體含量(玻化率)、研磨細(xì)度、少量結(jié)晶相對易磨性和活性的影響，其中化學(xué)組成是確定礦渣活性的基本因素，一般用堿度系數(shù)和質(zhì)量系數(shù)來表示礦渣的類型和質(zhì)量等級。

　　二、礦粉摻量試驗(yàn)

　　礦粉對混凝土性能的影響的研究可以由“礦粉+水泥漿體”到“礦粉+水泥膠砂”再到“礦粉混凝土”逐步進(jìn)行。但對于普通應(yīng)用單位，如商品混凝土攪拌站，就不必遵循此規(guī)律，可借鑒有關(guān)研究成果，直接進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，找出特定條件下的合理配合比。

　　(一)水膠比較大時，礦粉等量取代部分水泥，隨著礦粉摻量的增加，3天、7天強(qiáng)度近似線性降低;28天、60天強(qiáng)度，當(dāng)摻量為30%以下時，變化不大，隨著摻量的增加略有上升，至30%時最高。3天、7天強(qiáng)度與28天、60天強(qiáng)度結(jié)果比較，可見隨著礦粉摻量的增加，強(qiáng)度增加幅度增大，即礦粉摻量對后期強(qiáng)度的影響逐漸變小。

　　(二)水膠比較小時，礦粉摻量為0-30%時，隨著礦粉摻量的增加，7天、28天強(qiáng)度遞增，摻30%時最高，但摻30%時粘性較大，因?yàn)榈V粉比表面積超過400m2/kg，在某合適摻量時，因?yàn)樗奈⒓闲?yīng)具有一定的減水和增加流動性功能，但在高強(qiáng)度混凝土(低水膠比)中，摻量太大更增加了粘聚性，易造成泵送和施工困難。

　　(三)礦粉等量取代部分水泥配制混凝土，達(dá)到相同的坍落度時，比基準(zhǔn)混凝土的需水量低，且置換率越大，需水量越小。實(shí)際試驗(yàn)和應(yīng)用中，為達(dá)到相同的坍落度，可調(diào)整用水量或外加劑用量。在中低強(qiáng)度混凝土(較大水灰比)中，隨著礦粉摻量的增加，調(diào)整用水量或減水劑用量，混凝土達(dá)到相同的坍落度時，流動性增大。

　　三、礦粉摻入對混凝土的影響

　　(一)改善了混凝土的和易性

　　與未摻礦粉的混凝土相比，摻入礦粉能改善混凝土的和易性與工作性，而這種改善與表面特性和比表面積有關(guān)。這種表面特性使得水泥漿體之間形成光滑的移動面，抗離析性能下降。當(dāng)摻入較低量礦粉時，這種表面特性使得混凝土的和易性得以改善;當(dāng)摻入較高量礦粉時，這種表面特性會造成混凝土離散性較大，保水性差，漿體下沉等。同時，當(dāng)?shù)V粉比表面積較小時，礦粉顆粒與水泥顆粒在微觀狀態(tài)下形成較好的微觀顆粒級配，從而使得混凝土更加密實(shí)、和易性得到改善;當(dāng)?shù)V粉比表面積較大時，礦粉顆粒比水泥較大，從而使得取代后，混凝土的密實(shí)性、泌水、和易性等反不如取代前。

　　(二)混凝土強(qiáng)度增加

　　礦渣等量取代水泥后(一般不超過60%)，其強(qiáng)度比僅使用水泥的混凝土強(qiáng)度增長更大;如果等量取代水泥量較大時(大于等于40%)，其強(qiáng)度早期偏低，但后期增長較快，如要解決早期強(qiáng)度偏低的問題可采用超摻法。例如原來礦渣是等量取代水泥，現(xiàn)在超量1.1-1.3取代水泥，水膠比保持不變，同時減少相應(yīng)體積數(shù)量的砂，會使混凝土早期強(qiáng)度趕上基準(zhǔn)混凝土;也可以適當(dāng)降低水膠比、適當(dāng)增加砂率和外加劑用量以達(dá)到目的。

　　(三)改善混凝土早期塑性裂縫

　　礦粉或粉煤灰的摻入，降低了水泥的水化熱，延遲了熱峰的出現(xiàn)。大大減少了大面積混凝土的早期塑性裂縫和大體積的混凝土的溫度裂縫。

　　(四)增強(qiáng)抗?jié)B性能力

　　混凝土中摻加礦粉或礦粉和粉煤灰復(fù)配，發(fā)揮摻合料的微集料效應(yīng)和二次水化反應(yīng)，可以使混凝土孔徑細(xì)化，連通孔減少，混凝土密實(shí)性提高，從而大幅提高混凝土的抗?jié)B性能。采用庫侖電量方法評價(jià)，礦粉、粉煤灰和引氣劑均能降低混凝土的滲透性，礦粉越細(xì)、摻量越大，特別是礦粉與粉煤灰和引氣劑復(fù)合使用時，均能顯著降低混凝土的滲透性;采用NEL方法評價(jià)，對于C30的混凝土，礦粉摻量、細(xì)度、復(fù)摻等措施均不能顯著降低混凝土中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)，適當(dāng)?shù)囊龤鈩﹦t能明顯降低混凝土的滲透性。對于C50的混凝土，礦粉及其與粉煤灰的復(fù)合摻和料，特別是引氣劑均能顯著降低混凝土的滲透性。

　　(五)增強(qiáng)抗凍融能力

　　摻加礦粉，對混凝土的抗凍融性能有一定的改善作用，隨著混凝土標(biāo)號的不同提高的幅度在25～50次范圍。礦粉混凝土和普通硅酸鹽水泥混凝土在強(qiáng)度和含氣量相同的條件下抗凍融能力基本相同;適當(dāng)摻加引氣劑，適當(dāng)?shù)暮瑲饬亢烷g距系數(shù)對混凝土的抗凍融十分必要。礦粉混凝土含氣量達(dá)到3-4%，混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)可達(dá)250次以上，而且用礦粉取代部分普通硅酸鹽水泥，并不影響引氣劑效率，無須增加引氣劑的摻量。

　　四、礦粉在混凝土應(yīng)用的注意要點(diǎn)

　　(一)控制好礦粉的摻量

　　根據(jù)具體的施工部位和施工要求控制好礦渣粉的摻量，避免盲目提高摻量。過大的摻量會明顯延長混凝土的凝結(jié)時間，不利于施工。對豎向結(jié)構(gòu)，摻量過高會使混凝土長期處于塑性狀態(tài)，使混凝土發(fā)生較大沉降收縮，造成沿鋼筋的環(huán)形裂縫。

　　因此實(shí)際使用時，應(yīng)根據(jù)工程進(jìn)度、強(qiáng)度等級、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、氣候狀況等的不同，合理地確定礦粉摻量

　　(二)控制好礦粉的質(zhì)量

　　礦渣粉的質(zhì)量要嚴(yán)格控制，特別是礦渣粉的細(xì)度，因?yàn)榧?xì)度的降低會給混凝土帶來諸多問題，如：粘聚性下降出現(xiàn)離析和泌水、凝結(jié)時間延長、早期強(qiáng)度降低、甚至28天強(qiáng)度也會有不同程度的降低等。因此，冬季施工時，礦渣粉混凝土適宜選用非緩凝型減水劑，礦渣粉混凝土終飾抹面作業(yè)也要把握好適當(dāng)?shù)臅r機(jī)。

　　(三)配比設(shè)計(jì)時必須考慮預(yù)應(yīng)力損失

　　礦渣粉用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土?xí)r，放松或張拉預(yù)應(yīng)力前，礦渣粉混凝土的強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度要求。如設(shè)計(jì)無具體要求，其強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的80%，以免發(fā)生預(yù)應(yīng)力損失過大或混凝土結(jié)構(gòu)損傷等問題。

　　(四)注意調(diào)整混凝土的凝結(jié)時間

　　礦粉對混凝土的凝結(jié)時間與不摻礦粉的普通混凝土相比，具有一定緩凝效果。因此，應(yīng)注意調(diào)整混凝土的凝結(jié)時間，特別是日平均溫度不足10℃時，應(yīng)調(diào)整混凝土配合比，降低混凝土中礦粉摻量(甚至不摻)或改變外加劑的品種來調(diào)整凝結(jié)時間。

　　(五)注意混凝土的養(yǎng)護(hù)

　　礦粉、粉煤灰復(fù)摻混凝土對養(yǎng)護(hù)條件要求更為苛刻，應(yīng)加強(qiáng)與施工方溝通，確?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時間。只有充分的養(yǎng)護(hù)才能發(fā)揮摻合料的作用。

　　結(jié)論：礦粉的大量應(yīng)用，改變了以往僅以粉煤灰為主要摻合料的局面，隨著礦粉研究和應(yīng)用的不斷深入，混凝土質(zhì)量會逐步改善。對于礦粉的應(yīng)用應(yīng)該注意到，礦渣的粉磨細(xì)度及用量對摻礦渣混凝土的保水能力有較顯著的影響，如果不夠細(xì)、用量過大，會產(chǎn)生顯著的泌水和離析，因此摻入時一定要注重礦粉的質(zhì)量與用量，事先做好配合比試驗(yàn)，使其發(fā)揮最大的功效。

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