工业矿渣废料在混凝土中的应用

工业矿渣废料在混凝土中的应用

1高炉矿渣粉的使用在研磨和储存过程中，如图1所示，研磨后从熔炉中获得的水提取物粉末材料为矿渣粉末。该类材料自1862年，德国人发现并应用于水泥混合材料后，工业矿渣粉就被广泛应用于建筑材料的性能改善中总结来看，2000年以前对于矿渣粉的使用，国内外存在较大的差别。国外将矿渣和水泥熟料混合研磨，用于生产矿渣水泥。此外，还将矿渣单独进行研磨，作为掺合料使用。相比之下，国内则主要将矿渣与水泥熟料混合研磨使用。从研磨的角度看，工业矿渣相比水泥熟料更难为研磨。一般情况下，水泥的研磨细度可以控制在300m进一步地研究表明，矿粉在生产高强度混凝土的过程中可以发挥更大的价值。自上世纪80年代开始，我国对高炉矿渣粉的性质和特点进行了大规模的研究。先后取得了《高强度混凝土设计与施工指南》、《混凝土和砂浆用粒化高炉矿渣微粉》、《粒化高炉矿渣微粉在混凝土中应用技术规程》等一大批应用成果。这些成果表明，工业矿渣矿粉在混凝土工业领域具有广阔的应用价值和前景。随着矿渣研磨技术的不断改良，如今矿渣研磨细度可以达到400m2改善混凝土耐久性我们在收集一些实验数据的基础上，考察矿渣粉对混凝土耐久性的改善程度。这些性能包括：对混凝土的工作性能和力学影响、对混凝土抗渗性的影响、对水泥的水化热影响、对混凝土抗冻性的影响等2.1矿渣混凝土的工作性能和力学我们发现掺入矿渣后，对混凝土的工作性能和力学影响主要表现在两个方面。2.1.1提高凝结时间的影响同样水量的情况下，随着矿渣的加入，水泥胶砂的流动性会发生明显增大的现象，从而水泥的凝结时间也会变长。由于其的流动性提高，对应的施工过程中的工作性能也发生了较明显地改善。对于大体积混凝土的浇筑过程而言，凝结时间的延长，使得热量不会集中释放，这对于混凝土最终强度的形成都是十分有利的。2.1.2入量对混凝土抗压强度的影响对于掺入矿渣后的混凝土强度性能，我们从表1中的实验结果中可以分析出，随着高炉矿渣粉掺入量的增加，混凝土的3d抗压强度会明显地降低。同样的，7d强度也在下降。但是，28d和56d的强度基本没有太大的变化。事实上，结合本章中对于流动性和凝结时间的阐述，我们容易推测，高炉矿渣的加入会影响混凝土的工作性和凝结时间，从而明显影响到混凝土的初凝强度。2.2矿粉或粉煤灰的加入对混凝土抗渗性能的影响进一步地，我们考察矿渣混凝土抗水性能及特点。我们在考察一组实验数据的基础上，总结掺杂有矿渣的混凝土表现出来的抗渗特性。分析以上的实验数据，我们发现，无论是粉煤灰与矿粉混合掺入混凝土，还是矿粉单独加入混凝土，混凝土的抗渗等级都会明显地提高。结合相关的物理化学知识，我们认为当混凝土中掺入了矿粉或粉煤灰等掺合料时，他们会进一步地促使水泥的二次水化反应，进一步地水化反应导致了混凝土的空隙变得更加密集，混凝土的密实度提高，进而大幅度地提升了混凝土的抗渗性能。结合以往的工程经验，对于掺入矿粉的粒径，对混凝土的抗渗性能改善程度，有如下经验。(1）当3mm～5mm的透水混凝土孔隙率为45%的情况下，5mm～10mm的透水混凝土孔隙率为16%时，矿渣的掺入量达到7.5%，可以满足抗压强度20MPa，抗弯折强度2.5MPa的要求。矿粉的添加方式为内渗法，对透水混凝土的抗压强度会有小幅度的提升。(2）当采用库仑电量方法评价时，矿粉、粉煤灰和引气剂他们能够使得混凝土的渗透性降低。矿粉越细、掺量越大，特别是矿粉与粉煤灰和引气剂复合使用时，能够显著降低混凝土的渗透性。(3）对于高强度的混凝土，例如C50的混凝土，矿粉及其与粉煤灰的复合掺和料，特别是引气剂均能显著降低混凝土的渗透性。2.3混凝土结构的热性能混凝土硬化过程中，由于水泥的水化作用会释放大量的热。混凝土本身的热阻较高，短时间内不能够将热量释放给环境。这就会导致热量在混凝土结构内部的聚集，由于结构内外的温度差，会使结构产生不均匀地温度变形和温度应力。这些应力的聚集最终会导致微裂纹的产生，甚至扩展成为宏观裂缝，这是导致混凝土早期开裂的主要原因。3矿渣混凝土使用注意事项从以上的分析中，我们看到高炉矿渣废料在混凝土中确实有诸多的好处，对于混凝土性能改善方面，效益显著。但是，从商用生产的角度来看，矿渣的使用需要特别注意一些问题。从而，严格把控混凝土产品的质量。具体来说包含以下几个方面。3.1严格控制矿山渣的细节目前，对于大多数的矿粉生产线而言，能够生产的矿粉细读的范围在400m3.2控制矿粉的联合布入量，确保水化热我们按照之前的分析，可以看到，矿粉的掺入，能够有效地降低生产成本。但是，并不是单纯的增加矿粉的掺入量，就能够提高混凝土的生产效益。通过经验总结，结合一些商用混凝土生产工艺试验结果，得到的一些基本经验。(1）当混凝土生产时，只掺入掺矿粉的条件下，掺入量以30%～40%为宜。大体积混凝土可以增加至50%以上，从而实现降低水化热的目的。(2）当多种掺合料共同掺入时，例如矿粉和粉煤灰同时掺入的情况。在集料总量一定的情况下，总取代量不应当超过50%。同时要求，粉煤灰控制在20%以内，矿粉控制在30%以内。(3）在商用生产中，刚开始使用时，建议粉煤灰的掺入量能够控制在10%以内，矿粉的使用量能够控制在20%以内。进一步地总结实验数据，发现矿粉的掺入量在70%以内时，对混凝土的强度影响有限。然而实际生产过程中并不能完全依据实验室数据，实际生产和实验数据存在一定的偏差和问题，包括：混凝土的凝结时间问题。对于一般的混凝土施工而言，凝结时间过长，并不利于施工，竖向结构在长期的塑性状态下，容易收缩、沉降。此外，还有黏聚性的问题。一般而言，强度等级较低的混凝土，其黏聚性差。因此需要设法增加其黏度，减少混凝土自身离析泌水的可能。而相反，强度等级较高的混凝土黏聚性大，施工过程中需要降低其黏聚性。当有大体积混凝土浇筑的情况时，同时要求高强度的混凝土，考虑采用矿粉和可以降低混凝土黏度的优质Ⅰ级粉煤灰复合使用。3.3矿粉或粉煤灰掺合料对混凝土性能的影响就养护条件而言，掺入矿粉的混凝土在养护过程中，要求更高。我们收集实测数据，显示采用C40的混凝土浇筑，矿粉的掺入量为25%，Ⅱ级粉煤灰掺入量为15%，这些掺合料可以取代等比例的水泥。经过符合条件的养护后，28d测得的回弹值很低。按照经验推断强度只有C30左右，且混凝土的表面碳化很严重，碳化的深度在1.5mm～2.5mm之间，严重的地方高达4mm。抽芯检测发现混凝土强度很高，测得的强度实际值在47MPa～62MPa之间。这些实验结果表明，矿粉或者粉煤灰掺入后，替代了水泥，但是其强度性能一般不受影响。然而，实际的养护条件等外在因素有极大地不确定性，混凝土最终的强度值是明显低于理论值的。3.4合理利用掺合料的复合比例来确定复掺量对于掺入的矿渣类别，一般采用粉煤灰和矿渣共同掺入。一方面，粉煤灰在价格上比矿渣更为便宜，且二者对混凝土性能的影响类似，为了降低成本，可以考虑混合掺入。另外一方面，我们要善于利用两种掺合料的自身特点和性能，充分做到“优势互补”，从而改善混凝土性能。因此，对于某些条件下的粉煤灰和矿渣复掺，我们应该根据实验结果，来确定实际施工过程中配置混凝土时的确切复合比例。上述内容在矿渣掺入混凝土实际生产应用中，具有很明显地应用价值。对于商品混凝土搅拌站生产而言，应该积极探索上述因素对矿渣掺入混凝土生产过程中的实际影响，这将为商品混凝土的生产起到一定的实际指导作用。4土的工作性能本文通过详细论述矿渣废料在混凝土中掺入后的各项性能指标，以及商业化生产中存在的诸多问题。认为掺入矿渣后的混凝