矿渣微粉在水泥混凝土中的应用

矿渣微粉在水泥混凝土中的应用

Summary：矿渣微粉由工业废渣及天然矿物加工而形成的残余物，作为混凝土优质掺合料，对混凝土强度及性能有着良好的改善作用。将其与水泥混凝土混合，可调整混凝土微观结构，节省成本。因此本文主要从矿渣微粉混凝土技术、性能、工作机理、未来展望等方面着手，展开综合概论。Keys：矿渣；矿渣微粉；混凝土；水泥制品引言：高炉炉渣是具有CaO和MgO化学物质、灰分、杂质的综合产物。一方面可以作为水泥混合材料使用，另一面也可以作为混凝土掺合料。将其应用于水泥行业，可大幅度扩增水泥产量。矿渣水泥由熟料粉末、矿渣粉末、适量石英粉末按照比例调配而成。将其应用于混凝土，不仅可以提高混凝土耐久度，同时也可以降低混凝土水热化现象，也可适用高强混凝土、大体积混凝土、严酷环境混凝土工程中。一、混凝土的矿渣微粉技术及品级要求一般来说，不管是任何企业所生产的高炉矿渣的氧化物成分，全都包含氧化钙、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化铁等。尽管化学成分一样，但是却存在含量上存在碱性、中性、酸性的区别，具体区分需参考碱性、酸性氧化物含量大小。此外，矿渣本身具有微弱的水硬性。在经过水淬后，矿渣会被分解为钙铝镁黄长石、硅酸一钙、硅酸二钙等成分[1]。二、矿渣水泥混凝土工作及力学性能概述（一）掺入矿渣微粉对水泥胶砂的流动度及凝结时间的影响首先，站在流动速度的角度来讲，将矿渣微粉以及水掺入水泥胶砂中，增大水泥胶砂流动速度，进而改善混凝土工作性能；而对于凝结时间的影响，时间会随着矿渣微粉数量的增多而延长，规避水化热释放问题，因此一般适用于大体积混凝土施工。（二）对水泥胶砂强度的影响在水泥胶砂中按照由少量逐渐递增为多量的原则，依次添加矿渣微粉含量，可以明显发现抗压强度逐渐呈现上升趋势，而7d强度直线却直接走下降路线，砂浆以及粗集料间在矿渣微粉的帮助下，充分粘连，粘连强度的提升为后期稳固混凝土强度提供重要基础[2]。（三）掺入矿渣微粉对混凝土抗渗性能的影响首先，添加矿渣微粉可采用内掺法，透水混凝土需使用3~5mm粒径骨料以及5~10mm粒径骨料，孔隙率分别为14%、16%，7.5%矿渣微粉掺量、20MPa抗压强度、2.5MPa抗折强度要求。通过此种方法，会适当提升抗压强度，运用矿渣微粉替代水泥可节省成本及资源，但是不会起到强化透水混凝土渗透性的作用。其次，采用flu－ent多孔介质模型进行饱和渗流计算方式，透水混凝土上下面层结构分别采用3~5mm粒径、5~10mm粒径透水混凝土，1mm/s以上渗透系数，且需要注意的是下面层渗透系数大于上面层渗透系数，变量为黏性阻力系数数据。最后，3~5mm骨料粒径透水混凝土，目标孔隙率、抗压强度、渗透系数三者之间的函数关系式为抗压强度（fp）=73.91p2-95.52p+31.93；渗透系数g（p）=44.55p2+13.09p；而另外5~10mm骨料粒径的透水混凝土，三者之间的关系为：抗压强度f（p）=121.43p2-119.81p+36.49；渗透系数g（p）=46.91p2+16.73p。三、矿渣微粉混凝土的性能特征（一）新拌混凝土性能关于添加矿渣微粉的新拌混凝土，其优越性能主要包含以下几点：第一，凝结时间要比普通混凝土时间略长；第二，矿渣微粉添加于混凝土中，延缓水泥水化初期水化产物的相互搭接，降低C3A矿物含量，促进混凝土配比与减水剂共容，起到良好的减水作用；第三，矿渣微粉混凝土粘聚性、密实性、泌水性良好，此外，添加矿渣微粉的混凝土还具有优越的抗冻性[3]。（二）混凝土硬化热学性能矿渣微粉可改善混凝土硬化过程中的热学性能，降低水泥使用量。尤其是大体积混凝土对于水热化要求较高，既需要满足低水热化，同时也需延缓水化热峰值时间，避免引发温差裂缝，强化混凝土初始结构强度。四、矿渣微粉作用机理浅析（一）微集料效应矿渣微粉本身的细密度要远高于水泥，而混凝土作为连续级配的颗粒堆积体系，其中粗集料间间隙密度＞细集料的间隙密度＞水泥颗粒密度＞矿渣微粉细度，因此四者之间由小到大互为填充，调整混凝土孔结构及直径，减弱孔隙率，使混凝土结构更加密实，赋予混凝土良好的物理力学性能及耐久性能。（二）微晶核效应矿渣微粉的微晶核效应主要体现在其所具有的胶凝性可以拓宽水化产物所需的水化反应空间，使水泥水化产物呈现均匀分布的特性，改善水泥石结构紧密性[4]。优化水泥浆体与集料间的界面结构混凝土稳定性能较差的原因在于Ca(OH)2晶体的影响。但是添加矿渣微粉于混凝土水泥浆体与集料间的界面区域，可以吸收由晶体发生反应产生的Ca(OH)含量，缩减Ca(OH)2晶体尺寸，进而达到改善目的。（四）隔离水泥初期水化产物相互搭接一般来说，矿渣微粉特性分为两种，一是自身减水作用；二是保水性能。前者作用于水泥表面，从而削弱水泥初期水化产物相互搭接作用，改善坍落度；后者借助和易性功能，优化混凝土粘聚性、泌水性能。五、矿渣微粉在水泥混凝土中应用注意问题（一）矿渣粉细度矿渣微粉与混凝土的粘聚性、泌水性、离析性有着密切的关联，因此为规避此类问题，需严格把控矿渣微粉细度，将细度控制在标准范围内，排除过粗过细现象，按照标准排查并检测矿渣微粉细度。（二）控制矿渣微粉掺量一般矿渣微粉掺量需占比达到胶凝材料的20～30%，运用粉煤灰、矿渣微粉相互掺和配置混凝土，可以改善单掺所带来的的凝结时间以及泌水量问题，但是两者掺入总量要低于40%。六、矿渣微粉混凝土开发应用目前，市场上的矿渣微粉价格要低于水泥价格，同时借助现代先进技术，可以为企业创造良好的经济效益。一般城市每年的矿渣微粉超过10万吨以上，因此将其用来制作矿渣微粉混凝土，需要通过不断的研制开发，才能获得优质的发展前景。一般混凝土生产制品都必须经过蒸汽养护工艺流程，而在众多的水泥品种当中，矿渣硅酸盐水泥更能够适用蒸汽养护流程。在经过蒸汽养护之后，可以提升矿渣硅酸盐水泥质量，但是在未来还需要全面系统的开展对矿渣微粉混凝土在满足蒸汽养护条件下的相应研究和实验，进而使进而能够创造优质的经济社会发展效益[5]。七、结论综上所述，按照一定配比掺入矿渣于混凝土中，可以杜绝资源的消耗，强化混凝土强度，减少混凝土因水化热过大而引起的有害裂缝，提高混凝土的耐久性能，延长混凝土的使用寿命，为企业节省购置资源的成本，从而为保护环境作出自身贡献。Reference：[1]闫飞.对矿渣微粉在水泥混凝土中应用的研究[J].科技资讯,2015,13(12):74.[2]潘冬冬，李东，毛荣一，耿健.蒸养下矿渣微粉对水泥基材料氯离子固化特性研究[J].矿冶，2017，26（03）：87~90+93.[3]王文明.一种新型高抗硫酸盐侵蚀混凝土的研究及工程验证[