7.超细矿渣粉在混凝土中的应用0

1、超细矿渣粉的应用超细矿渣粉（或超细粒化高炉矿渣粉）系指符合国家标准用于水泥中粒化高炉矿渣GB/T203-1994规定的粒化高炉矿渣经干燥、 粉磨（或添加少量石膏一起粉磨） 达到相当细度且符合相应活性指数 的粉体。从 1969 年起，英国、德国等发达国家就开始了超细矿渣粉在混 凝土中作为矿物掺合料的应用。自上世纪 90年代起，我国开始了超细矿渣粉的应用研究工作。 2000 年，国家标准用于水泥和混凝土 的粒化高炉矿渣粉GB/T18046-2000正式颁布。2002年，国家标准高强、高性能混凝土用矿物外加剂颁布实施。在该标准中，正式 将超细矿渣粉命名为“矿物掺合料” ，纳入混凝土第六组分。从此，

2、超细矿渣粉作为一个独立的新产品横空出世， 并立即被广泛地接受和 应用。2006 年，山西彤阳炉料有限公司正式投产。其主要产品-“彤 阳”牌S105级超细矿渣粉，以山西海鑫钢铁集团高炉矿渣为主料, 严格按照优于国家标准的企业标准进行生产。 我山西海鑫海天混凝土公司经过一年多的应用实践表明：掺入“彤阳”牌S105级超细矿渣粉的混凝土具有改善拌合物和易性、高强度、高抗渗性、高抗冻性、 高抗裂性、高耐腐蚀性、降低水泥用量和水化热等特性，极大地改善 了混凝土的拌合物性能、力学性能和长期耐久性能。、超细矿渣粉在混凝土中的作用首先，我先介绍一下总的指导思想。我们认为， 除了原材料的质量以外， 混凝土结构中最

3、为薄弱的环 节（或部位）主要有两个：一是骨料与水泥石的过渡区。二是水泥水 化产物（或二次水化产物）之间的空隙。那么，凡是能够改善混凝土 结构薄弱环节（或部位）的措施，都能够改善混凝土的性能。我们所论述的超细矿渣粉在混凝土中的应用， 正是由于改善了混 凝土结构中“水泥水化产物（或二次水化产物）之间的空隙”的薄弱 环节（或部位），混凝土的各种性能（拌合物性能、力学性能和长期 耐久性能等）自然能够得以改善。1、改善混凝土的微结构。主要是通过改善混凝土细微颗粒的级配， 即改善粉体材料在混凝 土中的粒度分布，产生密实堆积填充效应， 使混凝土的孔结构优化 （即 大孔数量减少，小孔数量增加，平均孔径降低，分

4、布更为合理） ，空 隙率降低（特别是水泥水化产物之间的空隙） ，微结构更为密实。2、降低混凝土的拌合用水量。 （特别是游离态有害水的含量）我们知道， 水泥的完全水化仅仅需要一小部分水， 混凝土中的大 部分水是为了满足其工作性而引入的。 我们称之为游离态有害水。 在 混凝土施工和硬化中仅仅有一小部分游离态有害水可能会通过空气 蒸发和模板渗出， 但是大部分游离态有害水会在混凝土硬化后形成较 大的空隙， 从而给混凝土结构造成了永久的伤害。 当混凝土的孔结构 优化，空隙率降低时，其游离态有害水的含量即可相应降低。3、改善混凝土拌合物的和易性。由于超细矿渣粉是细微球状体，其表面光滑，且性能稳定，在混凝土

5、中能够起到一种类似于轴承的微珠润滑作用，减少了摩擦阻力， 即有效地改善了混凝土拌合物的和易性（即流动性、黏聚性、保水性 等）。混凝土拌合物的和易性好， 则坍落度经时损失小， 工作性好（可 泵性等）。4、提高混凝土的强度。其一是改善混凝土的微结构，增加密实度，以提高混凝土的强度。其二，超细矿渣粉中含有丰富的活性 SiO2等，能够与水泥的水化产物 Ca（ OH） 2 进行二次水化反应，生成密实度更高的硅酸凝胶。1）、试验原材料水泥：海鑫 P.S42.5 矿渣硅酸盐水泥。矿粉：彤阳S105级矿渣粉。密度（ g/cm3） 比表面积（ m2/Kg） 活性指数（ %） 流动度比（%）三氧化硫（ %） 氯离

6、子%） 烧失量2.9 460 117 93 1.0 0.017 0.2粉煤灰：河津n级粉煤灰。砂：杨徐砂，n区中砂，颗粒级配基本符合规定。碎石：岭西东碎石，5mm-26.5mmi续级配。外加剂：郭锁稳高性能泵送剂（粉剂） 。凝结时间： 14-16小时。2）、试验及试验结果试验 1、水泥胶砂超细矿渣粉掺量试验40545 10 60.636090 20 62.531513530 63.427018040 66.622522550 62.418027060 50.1427.5 22.55 54.3试验 2、混凝土超细矿渣粉掺量试验混凝土试验用配合比编号丄o 口.掺量水泥矿渣 砂 石 水 外加剂01

7、06000 58010081602.702 557030 58010081602.703 10 54060 58010081602.704 20 48012058010081602.705 30 42018058010081602.706 40 36024058010081602.707 50 30030058010081602.708 60 24036058010081602.7水泥（ g）超细矿渣粉（ g） 掺量（ %）28天抗压强度（ Mpa）450 0 054.4编号 和易性 坍落度（ mm）快养抗压强度（ Mpa） 28 天抗压混凝土和易性、坍落度及抗压强度强度（ Mpa）01般 1

8、80 53.9 63.2般 190 54.8 63.903好20057.075.804好21557.977.205好23559.478.80206良好24062.583.307良好25560.178.008良好26049.760.63）、结论随着超细矿渣粉掺量的增加，混凝土（水泥）各龄期的抗压强度 均有增长。但是，当掺到 50%时，其快养和 28 天抗压强度有缓慢的 下降趋势；当掺到 60%时，其快养和 28 天抗压强度已经有比较明显 的下降趋势。因此，我们必须确定其最佳掺量。超细矿渣粉最佳掺量的确定应符合以下两点： 、必须满足各类工程和各种施工工艺的要求;、必须满足混凝土的和易性、凝结时间和

9、强度的要求。根据以上两点，并结合水泥的品种、标号、强度和大气温度以及超细 矿渣粉的质量确定其最佳掺量。5、降低混凝土的水泥用量和水化热。国家标准规定：混凝土中心温度与表面温度的温差不得超过25C。在混凝土强度一定的情况下， 掺加超细矿渣粉，可大幅降低水泥用量。同时可推迟热峰的出现时间。6、提高混凝土的抗渗性。采用上述编号为05、06的混凝土抗渗试件，分别在2.5Mpa压力下恒 压48h。结果是其试件上端面无一渗水。劈开试件，测量其最大渗水 高度。结果如下： 编号 最大渗水高度（ cm） 05 3.0 06 1.8从上表可知，在2.5Mpa的压力下，其试件上端面无一渗水，且最大 渗水高度都较小。

10、 这充分说明掺入超细矿渣粉的混凝土有相当好的抗 渗性。7、提高混凝土的抗冻性。大量研究表明：混凝土的胶凝材料用量、水胶比、引气性能等是 影响混凝土抗冻性的主要因素。 混凝土水胶比大时， 其游离态有害水 多，硬化后内部孔结构差、空隙率大，则受冻融循环破坏的几率大。当在混凝土中引入大量的、细微的、均匀的气泡时，这些细微气泡即 细微空间可以作为体积膨胀的“缓冲阀” ，降低和避免其他物理和化 学反应引起的破坏。经试验表明，掺入超细矿渣粉的混凝土，其抗冻 性明显高于普通混凝土。8、提高混凝土的抗裂性。混凝土在硬化过程中， 由于化学减缩、 冷缩和干缩等原因会引起 体积收缩，其收缩值为自生体积的 0.04%

11、左右。这些收缩会给混凝土的体积稳定性带来很大的危害。 经试验表明， 掺入超细矿渣粉的混凝 土，会产生适度的微膨胀。 在钢筋和骨料的约束下，可产生一定的预 压应力，以抵消混凝土在硬化过程产生的拉应力， 补偿部分水化热引 起的温度应力，减少和避免混凝土裂缝的产生。9、提高混凝土的耐腐蚀性。超细矿渣粉中含有丰富的活性 SiO2 等，能够与水泥的水化产物Ca（OH）2 进行二次水化反应，从而降低了混凝土硬化后水泥胶体与SO42反应生成钙矶石的机会，一定程度上抑制了SO42等离子的侵蚀破坏。（这种钙矾石，由于体积膨胀产生的应力受到了硬化后混凝 土的约束，因此，其破坏力最强。 ）另外，超细矿渣粉的掺加减少

12、了 水泥用量， 即减少了水泥引入的碱含量， 从而降低混凝土发生碱集 料反应的破坏可能性。10、延长混凝土结构的使用寿命。Mehta （美特）整体论模型指出：“一个不透水但存在微裂缝且多 孔的混凝土7经侵蚀冷热循环、干湿循环7混凝土结构微裂缝增加、 相连7水的渗入，有害物质侵蚀7混凝土膨胀、钢筋锈蚀、碱骨料反 应、水结冰、硫酸盐侵蚀使混凝土强度和刚度降低7开裂破坏与整体 性丧失。”模型清楚地表明： 混凝土的不透水性是任何物理、 化学破坏过程 中的第一道防线。 因此，超细矿渣粉在混凝土中的应用对混凝土的可 持续发展（即节约利用混凝土原材料，提高混凝土结构耐久性）有着 非常重要的意义。二、超细矿渣粉的最佳应用范围1、高强度等级混凝土配制C50混凝土，采用目前的水泥有相当的难度。那么，配