1、礦粉的試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用2008年11月07日中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng)摘要：本文介紹礦粉對(duì)商品混凝土性能的影響，建議在實(shí)際工程中應(yīng)用礦粉和粉 煤灰（I級(jí)）復(fù)合使用充分發(fā)揮二者的“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)效應(yīng)”，使混凝土性能得到進(jìn) 一步改善。通過(guò)大量的試驗(yàn)研究?jī)?yōu)選配合比，并應(yīng)用在多個(gè)地下室底板工程中取 得了很好的效果。前言過(guò)去建筑業(yè)過(guò)度重視混凝土的強(qiáng)度，而忽視了耐久性。一些混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)早 期破壞，需要大量資金維修，而現(xiàn)在對(duì)混凝土的耐久性問(wèn)題國(guó)家已越來(lái)越重視。 現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土耐久性差是一個(gè)普遍現(xiàn)象。隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，在混凝土商 品化的今天，由原來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)人工控制轉(zhuǎn)變?yōu)槿詣?dòng)化微機(jī)控制的生產(chǎn)和機(jī)械化運(yùn) 輸過(guò)程，是

2、建筑工程生產(chǎn)方式的重大變革，它不僅能保證混凝土的強(qiáng)度，而且還 能使混凝土的耐久性有很大提高。配制耐久性混凝土很重要的技術(shù)途徑是摻加礦 物摻和料，從而能降低水泥用量，降低水化熱和混凝土含堿量，提高水泥石的密 實(shí)性和混凝土的體積穩(wěn)定性，提高耐久性和工作性能。近幾年我們圍繞這樣一個(gè) 研究課題，進(jìn)行大量的試驗(yàn)，通過(guò)各種不同摻量在混凝土中對(duì)比試驗(yàn)，并在技術(shù) 研究基礎(chǔ)上指導(dǎo)礦粉的工程應(yīng)用，進(jìn)一步提高礦粉混凝土的應(yīng)用技術(shù)水平。通過(guò) 工程的應(yīng)用得到一些體會(huì)。礦粉是將水淬?；郀t礦渣經(jīng)過(guò)粉磨達(dá)到規(guī)定細(xì)度的一種具有潛在活性的礦 物摻合料，是一種新興的建筑材料。表面積可達(dá)400 cm2/g以上，具有顆粒超細(xì)， 活性

3、較大的特點(diǎn)?？勺鳛榛炷恋膿胶土先〈糠炙?，是生產(chǎn)高性能混凝土的 組成材料之一，也是目前商品混凝土公司廣泛采用的原材料之一。礦粉物理化學(xué)作用礦粉用作混凝土的摻合料能改善提高混凝土的綜合性能。其作用表現(xiàn)在（1） 改善膠凝材料物理級(jí)配 （2）對(duì)Cl-的物理吸附作用 （3）改善混凝土界面 結(jié)構(gòu) （4）減少水泥初期水化物的相互連接。礦粉混凝土水化時(shí)能產(chǎn)生較多的C-S-H凝膠，而它會(huì)吸附一部分Cl-從而阻止 其向混凝土內(nèi)部滲透。因此它能改善混凝土抗氯離子滲透性的性能。在混凝土中 性能較弱的部分集中在水泥漿體與集料間的界面層，主要是Ca （OH）含量的問(wèn) 題。減少Ca （OH）晶體尺寸，不僅能有利于混凝

4、土力學(xué)性能的提高，2還有利于 耐久性的改善。礦粉在水泥初期水化產(chǎn)物的連接，具有一定減水作用和改善混凝 土坍落度的經(jīng)時(shí)損失。微集料效應(yīng)混凝土作為連續(xù)級(jí)配的顆粒堆積體系，粗集料的間隙由細(xì)集料填充，細(xì)集料的 間隙由水泥顆粒填充，而水泥顆粒之間的間隙則需要更細(xì)的顆粒來(lái)填充。礦物摻 合料的細(xì)度比水泥顆粒細(xì)，在混凝土中起到了更細(xì)顆粒的作用。因而改善混凝土 的孔結(jié)構(gòu)，降低孔隙率并減少了最大孔徑尺寸，使混凝土形成密實(shí)充填結(jié)構(gòu)和細(xì) 觀層次的自緊密規(guī)程堆積體系。從而有效地改善并提高混凝土的綜合性能。礦粉 在混凝土水泥漿中的微集料效應(yīng)，能提高水泥水化產(chǎn)物的均勻性分布，其活性在 水泥水化時(shí)亦能得以充分發(fā)揮，從而提高混

5、凝土后期強(qiáng)度。目前全國(guó)正大力推廣 礦粉在建筑工程、商品混凝土中的應(yīng)用。礦粉的應(yīng)用逐漸成熟，并被廣泛接受和 使用。試驗(yàn)用原材料4. 1水泥曲阜金魯城P.O42.5，其物理力學(xué)性能見(jiàn)表1：表1水泥的物理性能細(xì)度 （0.080mm 方孔篩篩 余），%標(biāo)準(zhǔn)稠度 用水量，%凝結(jié)時(shí)間，h： min抗壓強(qiáng)度，Mpa抗折強(qiáng)度，Mpa安定性（沸者法）初凝終凝3d28d3d28d3.227.62： 453： 3028.648.45.98.0合格4.2砂 子寧陽(yáng)中砂，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2：表2砂子的物理性能細(xì)度模數(shù)含泥量，%泥塊含量，%表觀密度，kg/m32.90.80.127004. 3石子山東嘉祥碎石，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)

6、表3：表3石子的物理性能顆粒級(jí)配，mm含泥量，%泥塊含量，%壓碎指標(biāo)值，%5-251.00.15.64. 4礦粉山東萊蕪魯碧公司S95級(jí)礦粉，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4：表4礦粉的物理性能比表面枳， m2/kg密度，g/cm3燒失量，%含水量，%流動(dòng)度比，%活性指數(shù)，%3d28d4292.851.120.5098921154. 5粉煤灰山東濟(jì)寧粉煤灰，材料質(zhì)量達(dá)到I級(jí)粉煤灰要求，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表5：表5粉煤灰的物理性能細(xì)度 (0.080mm方孔篩篩 余)，%需水量比，%燒失量，%含水量，%6.4952.940.014. 6外加劑山東濟(jì)寧利建外加劑廠生產(chǎn)的萘系高效減水劑EP-1，具體技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表6：表6 外加

7、劑的物理性能減水率，%泌水率 比，%含氣量，%抗壓強(qiáng)度比，%收縮率比對(duì)鋼筋銹蝕作用3d7d28d18652.2145123115104無(wú)試驗(yàn)混凝土配合比及性能指標(biāo)見(jiàn)表7：表7混凝土配合比編號(hào)水泥砂石外加劑(%)礦粉 (%)粉煤灰(%)坍落度(mm)抗壓強(qiáng)度，Mpa抗?jié)B等級(jí)R3R7R28S134080810721. 60019526. 438. 841. 9P8S249079610421. 6202022029. 647. 653. 9P20S319081210421. 6152021023. 839. 346. 8P20S438976910611. 70020029. 244. 546. 8P

8、8S522374510271. 8202022037. 556. 165. 6P20S622377010211. 7202023030. 854. 060. 4P20S743873010501. 80020034. 650. 453. 6P8S824375610001. 8202024036. 852. 458. 8P20S926671310151. 9202024038. 452. 861. 4P20表8：混凝土配合比技術(shù)指標(biāo)編號(hào)經(jīng)時(shí)坍落度，mm擴(kuò)展 度，mm初凝，h： min終凝，h： min平均滲透高 度，mm100次強(qiáng) 度損失 率，%碳化深度，%S11804106： 248： 5011

9、0208. 4S22102608： 1010： 4060109. 0S32105207： 4510： 2565129. 6S41854006： 208： 45100166. 2S520556010： 2012： 455088. 0S62106209： 4511： 4096155. 6S71804205： 458： 4592105. 2S823065010： 3512： 404464. 8S922565010： 4013： 104063.2礦粉對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響由表7可得，摻加礦粉的混凝土早期強(qiáng)度相應(yīng)較低，28天強(qiáng)度后期強(qiáng)度有較 大增長(zhǎng)，混凝土“強(qiáng)度互補(bǔ)效應(yīng)”對(duì)硬性化混凝土早期發(fā)揮礦粉的火山

10、灰效應(yīng)， 改善漿體和集料的界面結(jié)構(gòu)，后期發(fā)揮粉煤灰火山灰效應(yīng)，所帶來(lái)的孔徑細(xì)化作 用，使混凝土后期強(qiáng)度持續(xù)得到提高。礦粉對(duì)混凝土工作性能的影響由表8可得，礦粉和粉煤灰復(fù)合配制混凝土，充分發(fā)揮粉煤灰的“形態(tài)效應(yīng)” 粉煤灰對(duì)漿體起到“潤(rùn)滑作用”，增大拌合物流動(dòng)性，減少泵送阻力，能改善由 于礦粉的摻入導(dǎo)致混凝土粘度大的特點(diǎn)使新拌混凝土得到最佳的流動(dòng)度和粘聚 性，使其和易性得到改善。坍落度損失有所延緩，混凝土初凝時(shí)間相應(yīng)延遲。表 明泵送性能有所提高。礦物摻和料混凝土耐久性能的影響一般地，混凝土耐久性是由抗碳化、抗?jié)B性、抗凍融性等指標(biāo)來(lái)表示，由表 8可得，隨著水灰比降低，強(qiáng)度越高，碳化深度也越小，平均滲

11、透高度也越小， 相應(yīng)提高了混凝土的抗?jié)B能力，同時(shí)也提高了混凝土的抗凍性能。隨著礦物摻合 料的增加，碳化深度也增大，但增長(zhǎng)較小，不會(huì)造成增加混凝土鋼筋銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際工程應(yīng)用情況通過(guò)在濟(jì)寧地稅局、圣都大酒店、新聞大廈、科苑綜合樓四個(gè)大體積c40混凝 土底板工程和C50預(yù)應(yīng)力橋梁的實(shí)際應(yīng)用效果看，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足要求，沒(méi) 有出現(xiàn)任何關(guān)于溫度裂縫的質(zhì)量問(wèn)題，大大提高了混凝土的耐久性。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)我們?cè)趯?shí)際工程中的大量使用并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)得知：混凝土膠凝材料特別是礦 物摻和料的復(fù)合使用對(duì)提高混凝土的綜合性能比以往我們現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土不摻 和單摻的，具有很多的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)?；炷涟韬土虾鸵仔缘玫礁纳茡郊舆m量的

12、粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流動(dòng)性、粘聚性和保水性，使混 凝土拌和料易于泵送、澆筑成型，并可減少坍落度的經(jīng)時(shí)損失?；炷恋臏厣档蛽郊臃勖夯液罂蓽p少水泥用量，且粉煤灰水化放熱量很少，從而減少了水化 放熱量，因此施工時(shí)混凝土的溫升降低，可明顯減少溫度裂縫，這對(duì)大體積混凝 土工程特別有利。混凝土的耐久性提高由于二次水化作用，混凝土的密實(shí)度提高，界面結(jié)構(gòu)得到改善，同時(shí)由于二 次反應(yīng)使得易受腐蝕的氫氧化鈣數(shù)量降低，因此摻加粉煤灰后可提高混凝土的抗 滲性和抗硫酸鹽腐蝕性和抗鎂鹽腐蝕性等.同時(shí)由于粉煤灰比表面積巨大，吸附 能力強(qiáng)，因而粉煤灰顆粒可以吸咐水泥中的堿，并與堿發(fā)生反應(yīng)而消耗其數(shù)量。 游離堿數(shù)量的

13、減少可以抑制或減少堿集料反應(yīng)。變形減小粉煤灰混凝土的徐變低于普通混凝土。粉煤灰的減水效應(yīng)使得粉煤灰混凝土 的干縮及早期塑性千裂與普通混凝土基本一致或略低，但劣質(zhì)粉煤灰會(huì)增加混凝 土的干縮。耐磨性提高粉煤灰的強(qiáng)度和硬度較高，因而粉煤灰混凝土的耐磨性優(yōu)于普通混凝土。但 混凝土養(yǎng)護(hù)不良會(huì)導(dǎo)致耐磨性降低。成本降低摻加粉煤灰在等強(qiáng)度等級(jí)的條件下，可以減少水泥用量約10%15%，因而 可降低混凝土的成本。看看規(guī)程吧兩者的允許摻量不同：粉煤灰在水泥中的允許摻加量為20 40%，但在混凝土中 最大摻量一般不超過(guò)35%；磨細(xì)礦粉在水泥或混凝土中的摻加量則可達(dá)20 70%。 一些歐洲國(guó)家甚至允許摻到85%。兩者在混凝土中的摻加方式不同：粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以 保證混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)；磨細(xì)礦粉則通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土， 其強(qiáng)度仍然可以滿足設(shè)計(jì)要求。1、“單摻”礦粉時(shí)，可按等量取代原則并根據(jù)以下方法確定礦粉的合適摻量:對(duì)于地上結(jié)構(gòu)以