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1、混凝土主要是由水、砂子、石子、水泥、掺合料、外加剂组成的。掺合料主要是粉煤灰和矿粉。矿粉主要是等量替代水泥，粉煤灰只能起到部分替代水泥。都是起到降低成本，调整混凝土和易性。粗骨料主要是石子，细骨料是砂子，他们是混凝土的主要组成材料。掺矿粉混凝土配制技术研究邵晓俊(余姚市明峰建材有限公司, 余姚 315490)摘要 本文介绍了掺矿粉混凝土的配制技术,重点研究了掺加矿粉对混凝土工作性和力学性能的影响,确定了在混凝土中掺加矿粉合理可行的配制方法、适宜掺量以及注意事项;建议在实际应用中采取矿粉和粉煤灰复掺的方式以充分发挥二者之间的”优势互补效应”,配制性能更为优异同时成本更为经济的混凝土,并针对矿粉和
2、粉煤灰复掺确定了二者之间适宜的水泥取代率和复配比例。随着混凝土向着高强度、高性能方向发展，除了在混凝土中掺入高效减水剂、磨细粉煤灰，提高水泥用量和强度等级外，掺超细矿粉是提高砼强度和性能的又一个有效途径。优质的活性矿渣微粉具有很好的胶凝作用，能促进砼强度的发展，减少水泥用量，降低砼水化热，并可减少砼拌合物用水量，增加流动度，抑制碱骨料反应等作用。矿渣是炼铁过程中排出的工业废料，每炼一吨约有0.3吨的矿渣,其主要化学成分是SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。经水淬急冷后的矿渣，其中玻璃体含量多，结构处在高能量状态不稳定，潜在活性大，但须经磨细才能使其潜在活性发挥出来。当超细矿渣比表面积大于4
3、660cm2/g时，在混凝土中1kg矿渣对28 d龄期强度的作用将超过1kg水泥作用。掺入超细矿渣能较好地提高混凝土的强度，其机理是矿渣在二次水化反应中吸收大量的CH晶体，使混凝土是尤其是在界面区的CH晶粒变小变少，由于CH被大量吸收掉，从而促进了C3S、C2S的水化反应速度，改善了砼的微结构，提高了水泥石与骨料界面粘结强度及改善了水泥浆体的孔结构，从而提高了砼的密实性。使掺超细矿渣混凝土的早期强度少受或不受影响，而后期强度因超细矿渣不断水化使强度增长较多，超细矿渣取代水泥量越大，则混凝土后期强度增长率也越大。一、 矿渣微粉对混凝土性能的影响：选择的矿渣微粉其物力性能如下：1、化学成分：SiO
4、2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MnO TiO233.11 15.07 0.79 38.79 7.23 0.78 0.7133.33 15.14 2.73 39.43 9.01 2.25 1.262、物理性能：密度（g/cm3）：2.9比表面积（m2/kg）：420活性指数（%）：7天96、28天129流动度比：104（一）、矿渣微粉掺合料对水泥流动度和凝结时间的影响：本试验用明峰42.5级普通水泥，分别掺二级粉煤灰和矿渣微粉作掺合料等量取代水泥，配成的胶凝材料，用萘系SP8高效减水剂，掺量为胶结材的1.8%（液体），进行流动度测定，见表面1所示，编号101，无掺合料的全部明峰水泥
5、净浆，流动度为170mm，编号102用15%粉煤灰等量取代水泥，流动度为170mm，与编号101相同。编号103和104，分别用15%和30%矿渣微粉先进量取代水泥，其流动度分别为220mm和265mm，同样用明峰水泥作了对比试验，编号105无矿粉掺合料与编号106掺30%取代水泥，前者流动度240mm，后者280mm。上述试验阐明同样的外加剂掺量和水用量，掺入矿粉掺 合料后，流动度明显增大，则右可大大改善砼施工性和物理力学性能。矿粉掺合料对水泥流动度影响 表1编号 水泥（g） 矿渣微粉（g） 粉煤灰（g） 减水剂（g） 水（g） 流动度（mm）101 明峰42.5级300 / / 5.4 8
6、4 170102 明峰42.5级255 / 45 5.4 84 170 103 明峰42.5级255 45 / 5.4 84 220104 明峰42.5级210 90 / 5.4 84 265105 明峰42.5级300 / / 5.4 84 240106 明峰42.5级210 90 / 5.4 84 280矿渣微粉对水泥凝结时间的影响 表2编号 明峰42.5级水泥（g）矿渣微粉（g）粉煤灰（g）减水剂（g）水(g）初凝(h:min) 终凝(h:min)201 500 / / / 128 2:10 2:50202 500 / / sP8 9.0 105 4:30 5:30203 425 / 7
7、5 SP8 9.0 113 5:25 6:20204 350 150 / SP8 9.0 97 v 6:05 6:55矿粉微粉掺合料还能明显延缓水泥凝结时间，见表2所示，编号201为无掺合料的水泥净浆，初凝时间2：10分，终凝时间2：50分，编号202和203，分别掺高效减水剂和粉煤灰，也均能延长水泥凝结时间，而掺入30%矿渣微粉（取代等量水泥）的编号204，初凝时间延长到6：05分，终凝时间达6：55。适当延长水泥凝结时间，对大体积砼非常有利，可防止水化热集中释放，降低水化热的作用，特别是高强混凝土，通常使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且水泥用量大，水化放热速度快，当混凝土内外温差超过300
8、C时，混凝土有开裂的危险，掺入超细矿渣对控制混凝土温升有显著作用。当掺入30%40%、比表面积为450600m2/kg的超细矿渣时，水化热可降低4070kJ/kg。对长距离运输的泵送砼也非常有利，可减少塌落度损失。（二）、矿渣微粉掺合料对提高砼性能作用：矿渣微粉掺合料适用于配制中高等级泵送砼，即适用于42.5级水泥配制的砼中，一般工程C35C40等级砼用的相当多，用矿渣微粉等量取代部分42.5级水泥，即能降低成本，又能显著改善砼性能。见表3所示：不同掺量的超细矿渣对砼的性能影响 表3编号 42.5级P.O 中砂 碎石(531.5mm) 矿渣微粉 粉煤灰 SP8 水胶比 坍落度mm 砼抗压强度(
9、MPa)3d 7d 28d1 400 693 1059 60 6.0 0.39 150 27.4 41.9 54.22 320 691 1074 80 60 6.0 0.38 170 28.0 43.4 55.63 280 695 1081 120 60 6.0 0.375 165 26.8 45.8 56.34 200 693 1079 200 60 6.0 0.37 170 27.2 43.8 58.1注：水泥为明峰水泥厂42.5级P.O。表中采用相同原材料而不同掺量的矿渣微粉进行了试配,其结果：矿渣微粉掺量为20%、30%、50%的混凝土28天抗压强度分别为55.6 Mpa、56.3 M
10、pa、58.1 Mpa，占不掺矿粉砼强度的103%、104%和107%。而28d以后对强度的贡献则更大些。随着矿粉掺入及掺量的递增，水胶比降低，而坍落度增大，即能提高砼密实性，又能改善砼性能。但从早期强度考虑取代水泥量宜在20%30%。二、矿渣微粉掺合料配制高强、高性能混凝土。高性能泵送砼特点：具有高强度、高工作性和高耐久性，它不仅可减小结构断面，减轻建筑物自重，并能提高砼抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性能。高性能砼拌合物应具有大流动性、可泵性、坍落度经时损失小，在砼硬化过程中，水化热低、硬化后结构致密、强度高，而低水胶比是砼达到高性能的必要条件之一，从而产生较低的孔结构和渗透性，才能提高砼的密实性
11、，增大砼强度和耐久性。为了满足高性能混凝土泵送需要，砼必须具有较大流动度，为解决低水胶比和大流动度这对矛盾，除必须掺入与水泥相容性好的优质高效减水泥剂外，掺活性矿渣微粉（选择的矿渣微粉其物化性能如表4）也是十分重要的组成材料之一。在较低水灰比条件下即能配制密实性良好的高强度、高性能的混凝土，如表5所示,四种外加剂和矿渣微粉同时掺用，28天混凝土抗压强度都较高，其中编号1和编号2坍落度分别达190mm和200 mm，水胶比都为0.28，28天抗压强度都超过80 Mpa，外加剂F-SP8、JA2和矿渣微粉双掺使用更为理想。矿渣微粉物化性能 表4编号 比重 比表面积(cm2/g) SiO2 Al2O
12、3 TiO2 Fe2O3 MnO CaO MgO K2O Na2O1 2.90 4650 32.52 13.63 0.29 1.48 1.72 38.32 10.49 0.56 0.362 2.91 34.32 15.06 0.54 1.76 39.57 5.95 不同外加剂对掺超细矿渣砼性能影响 表5编号 水泥Kg/m3 掺合料Kg/m3 中砂Kg/m3 碎石Kg/m3 外加剂 水Kg/m3 坍落度（mm） 砼抗压强度（MPa）3d 7d 28d1 435 145 653 1010 F-SP8 165 190 59.2 71.7 80.32 435 145 655 1018 JA2 160
13、200 52.5 69.4 80.83 435 145 635 987 ZK-904A 180 150 49.1 58.0 78.24 435 145 635 987 JRC-2DHB 180 140 38.3 54. 2 72.5注：水泥为明峰42.5级P.O，矿粉掺总胶量的25%，外加剂（粉体）掺总胶量的1.0%。碎石为525mm的连续级配，黄砂细度模数2.8。能均比前者差，从而说明选用的掺合料必须具有较大反应活性。矿渣微粉作为掺合料在混凝土中使用，具有较高反应活性、火山灰效应和微集料效应，与水泥组成二元复合胶凝材料，能提高水泥石与骨料界面粘结强度及改善水泥浆体的孔结构，在同时掺入高效减水剂后，在较低水胶比条件下，能制得密实性较大的高强、高性能混凝土。 结论：在配制泵送砼和高性砼中，矿渣微粉是一种很好的辅助胶凝材料。1、 矿渣微粉可等量取代水泥，大大节约水泥用量，降低水化热，减少温度应力而造成的砼裂缝。2、 由于矿粉需水量低，可降低砼水胶比，增加砼的流动性，易泵送，改善砼和易性，提高新拌砼内聚性，改善水泥浆体的微观结构，增大砼密实性，从而提高砼强度和耐久性。3、 由于矿渣微粉等量取代水泥，砼早期强度对应28天强度较低，矿渣微粉掺量以2030%等量取代水泥较适宜。在浇筑砼时，应加强湿润养护，冬季施工应尽量采取保温措施。