摘要：隨著建筑行業飛速發展，作為建筑材料的混凝土愈來愈廣泛的被應用，其技術方面的措施要求也顯得愈益重要。礦粉在混凝土的應用不僅克服了僅摻粉煤灰時取代水泥量有限的弱點，進一步降低水泥用量，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實意義和技術經濟意義，本文正是在這種大形勢下對礦粉在混凝土中的應用進行了分析。

　　關鍵字：礦粉,混凝土,應用

　　前言

　　礦渣粉是水淬粒化高爐礦渣經粉磨后達到規定細度的一種粉體材料。自從1862年德國人發現水淬粒化高爐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模的開發利用，自20世紀90年代起，我國開始了礦粉的特點及應用研究，提出礦粉在配制高強混凝土方面的巨大潛力。隨著礦渣磨細技術的不斷發展，礦渣被磨至相應細度的能耗越來越低，并且細度也很容易達到400m2/kg以上，為礦渣粉的大量應用打下了良好基礎。隨著礦粉生產線一條一條的建立，礦粉的應用已在全國范圍內廣泛展開。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”體系轉變。由于理論研究和應用技術開發都存在著不足之處，大量應用勢必出現這樣或那樣的問題，因此對于未來礦粉在混凝土中的應運一定要加以重視。

　　一、礦粉

　　(一)礦粉的概念

　　礦粉又稱礦渣微粉、細磨礦粉，即磨細水淬高爐礦渣粉。磨細礦粉是以高爐水淬礦渣為主要原料經干燥、粉磨處理而制成的超細粉末材料，是制備高性能水泥和混凝土的優質混合材。由專業的工廠生產，制作混凝土時加入到混凝土中，摻量以占混凝土中水泥質量計。礦粉以比表面積來分又可以進一步分為普通礦粉和超細礦粉。

　　(二)礦渣粉的性質

　　礦粉是水淬粒化高爐礦渣經粉磨后達到規定細度的一種粉體材料。礦渣含有較多的CaO(35%-45%)，經水淬后的粒化高爐礦渣大部分為非晶體，具有玻璃質結構，這種玻璃體蘊藏有很高的結晶性能量，具有很好的活性。水淬礦渣根據其成分可分為酸性礦渣和堿性礦渣，堿性礦渣的活性優于酸性礦渣，礦渣中的Al2O3含量也是標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：化學組成、玻璃體含量(玻化率)、研磨細度、少量結晶相對易磨性和活性的影響，其中化學組成是確定礦渣活性的基本因素，一般用堿度系數和質量系數來表示礦渣的類型和質量等級。

　　二、礦粉摻量試驗

　　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”逐步進行。但對于普通應用單位，如商品混凝土攪拌站，就不必遵循此規律，可借鑒有關研究成果，直接進行混凝土試驗，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天強度近似線性降低;28天、60天強度，當摻量為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天強度與28天、60天強度結果比較，可見隨著礦粉摻量的增加，強度增加幅度增大，即礦粉摻量對后期強度的影響逐漸變小。

　　(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天強度遞增，摻30%時最高，但摻30%時粘性較大，因為礦粉比表面積超過400m2/kg，在某合適摻量時，因為它的微集料效應具有一定的減水和增加流動性功能，但在高強度混凝土(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，達到相同的坍落度時，比基準混凝土的需水量低，且置換率越大，需水量越小。實際試驗和應用中，為達到相同的坍落度，可調整用水量或外加劑用量。在中低強度混凝土(較大水灰比)中，隨著礦粉摻量的增加，調整用水量或減水劑用量，混凝土達到相同的坍落度時，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。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，當礦粉比表面積較小時，礦粉顆粒與水泥顆粒在微觀狀態下形成較好的微觀顆粒級配，從而使得混凝土更加密實、和易性得到改善;當礦粉比表面積較大時，礦粉顆粒比水泥較大，從而使得取代后，混凝土的密實性、泌水、和易性等反不如取代前。

　　(二)混凝土強度增加

　　礦渣等量取代水泥后(一般不超過60%)，其強度比僅使用水泥的混凝土強度增長更大;如果等量取代水泥量較大時(大于等于40%)，其強度早期偏低，但后期增長較快，如要解決早期強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，現在超量1.1-1.3取代水泥，水膠比保持不變，同時減少相應體積數量的砂，會使混凝土早期強度趕上基準混凝土;也可以適當降低水膠比、適當增加砂率和外加劑用量以達到目的。

　　(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。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)增強抗滲性能力

　　混凝土中摻加礦粉或礦粉和粉煤灰復配，發揮摻合料的微集料效應和二次水化反應，可以使混凝土孔徑細化，連通孔減少，混凝土密實性提高，從而大幅提高混凝土的抗滲性能。采用庫侖電量方法評價，礦粉、粉煤灰和引氣劑均能降低混凝土的滲透性，礦粉越細、摻量越大，特別是礦粉與粉煤灰和引氣劑復合使用時，均能顯著降低混凝土的滲透性;采用NEL方法評價，對于C30的混凝土，礦粉摻量、細度、復摻等措施均不能顯著降低混凝土中的氯離子擴散系數，適當的引氣劑則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度和含氣量相同的條件下抗凍融能力基本相同;適當摻加引氣劑，適當的含氣量和間距系數對混凝土的抗凍融十分必要。礦粉混凝土含氣量達到3-4%，混凝土抗凍融循環次數可達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、礦粉在混凝土應用的注意要點

　　(一)控制好礦粉的摻量

　　根據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時間，不利于施工。對豎向結構，摻量過高會使混凝土長期處于塑性狀態，使混凝土發生較大沉降收縮，造成沿鋼筋的環形裂縫。

　　因此實際使用時，應根據工程進度、強度等級、結構特點、氣候狀況等的不同，合理地確定礦粉摻量

　　(二)控制好礦粉的質量

　　礦渣粉的質量要嚴格控制，特別是礦渣粉的細度，因為細度的降低會給混凝土帶來諸多問題，如：粘聚性下降出現離析和泌水、凝結時間延長、早期強度降低、甚至28天強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也要把握好適當的時機。

　　(三)配比設計時必須考慮預應力損失

　　礦渣粉用于預應力鋼筋混凝土時，放松或張拉預應力前，礦渣粉混凝土的強度必須達到設計規定的強度要求。如設計無具體要求，其強度應達到設計標準值的80%，以免發生預應力損失過大或混凝土結構損傷等問題。

　　(四)注意調整混凝土的凝結時間

　　礦粉對混凝土的凝結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，應注意調整混凝土的凝結時間，特別是日平均溫度不足10℃時，應調整混凝土配合比，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整凝結時間。

　　(五)注意混凝土的養護

　　礦粉、粉煤灰復摻混凝土對養護條件要求更為苛刻，應加強與施工方溝通，確保混凝土的養護條件和養護時間。只有充分的養護才能發揮摻合料的作用。

　　結論：礦粉的大量應用，改變了以往僅以粉煤灰為主要摻合料的局面，隨著礦粉研究和應用的不斷深入，混凝土質量會逐步改善。對于礦粉的應用應該注意到，礦渣的粉磨細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、用量過大，會產生顯著的泌水和離析，因此摻入時一定要注重礦粉的質量與用量，事先做好配合比試驗，使其發揮最大的功效。

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