對礦渣微粉在水泥混凝土中應用的研究

閆飛

摘 要：隨著近年來我國經濟發展速度的不斷加快，建筑行業也呈現出積極的發展態勢。混凝土作為建筑施工中最常使用的建筑材料，其質量好壞直接影響著建筑本身的施工質量以及使用壽命。在混凝土中使用添加劑可以大幅度改善混凝土的各項使用性能，該文研究者結合自身多年的實踐經驗，詳細論述了用作混凝土摻合料的礦渣微粉的主要技術條件與礦渣微粉混凝土的主要性能特征，并對礦渣微粉的工作機理進行了介紹，給出了其在水泥制品生產中應得到開發應用，期望為我國建筑行業的發展提供一定的導向性作用。

關鍵詞：礦渣微粉 水泥混凝土 使用性能 作用機理

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0074-01

近年來，我國建筑工程的施工質量不斷提高，為國民經濟的發展提供了有力的條件，新材料、新技術不斷被引用到實際施工中也為建筑行業的發展注入了新鮮的血液?；瘜W外加劑在混凝土工程上得到了普遍的應用，使得混凝土的質量和使用性能也有了極大的提高。生產中所使用的礦渣微粉可以概括為是將?；愀郀t礦渣經過粉磨后達到規定細度的一種粉體材料。其已經被廣泛應用到水泥混凝土的生產中，但其使用性能與高爐礦渣硅酸鹽水泥有著較大區別。主要表現在在礦渣硅酸鹽水泥生產過程中，水泥熟料與礦渣是在一起混磨的；而礦渣的易磨性比水泥熟料差，當水泥熟料已粉磨到規定的細度時，礦渣的細度以比表面積表示比水泥小了很多。

近年來逐漸發展起來的活性礦物細摻合料已逐漸被各科研單位所重視，成為實現現階段混凝土技術進步的一個重要途徑與措施。通常情況下，可以講活性礦物細摻合料分為有膠凝性或稱潛在活性的礦物細摻合料、本身具有較小的膠凝性，但在粉態條件下可以發生水化反應生成具有膠凝性能的水化產物的礦物摻合料以及不僅具有膠凝性能，同時還具有火山灰活性的礦物摻合料。

在實際使用中，更加傾向于使用?；愀郀t礦渣，這不僅是因為此類礦渣同時具有較好的膠凝性與火山灰活性，其已經在水泥混凝土的發展中有了一定的應用。通常情況下，在礦渣硅酸鹽水泥中的礦渣顆粒較粗，這就造成了礦渣微粉的潛在活性不能夠得到完全發揮，這就造成了水泥的早期強度不達標，同時還會出現泌水現象，在水泥熟料中摻入礦渣微粉就能夠在很大程度上提高水泥混凝土的強度，改善泌水性。

礦渣微粉不僅能夠取代等質量的水泥，產生極大的經濟效益，同時還能夠改善混凝土的各項物理化學性能，如改善混凝土的工作性，降低水化熱、改善內部結構，提高制品的抗腐蝕能力以及耐久性，這些都是對混凝土制品使用性能起到決定性作用的因素，已經廣泛使用在生產高強、高性能混凝土、中強混凝土、大體積混凝土以及工作在惡劣環境下的混凝土制品。

1 混凝土礦渣的技術參數及品級

生產上所使用的高爐礦渣主要含有CaO、SiO2、Al2O3以及MgO、MnO、Fe2O3等氧化物。又因為不同高爐礦渣中氧化物的含量各不相同，這也導致了礦渣具有堿性、中性、酸性的區別。目前根據渣微粉的活性指數、流動度比和比表面積三個參數將礦渣分為 S95、S105與S115三個品級。其中活性是指受檢膠砂與基準膠砂標準養護至規定齡期的抗壓強度比，活性主要反應了礦渣微粉對硬化混凝土力學性能的影響。流動度則表示了受檢膠砂與基準膠砂流動度之比值，反映了礦渣微粉對新拌混凝土工作性的影響。實驗表明，礦渣微粉的細度對活性有著明顯的影響作用，在制備微粉礦渣的過程中，需要考慮到礦渣的水化反應能力、混凝土的溫升速率、微粉細度所導致的混凝土產生早期的自收縮程度以及耗電成本等因素來確定礦渣微粉的最佳細度。

2 簡析礦渣微粉混凝土的使用性能

相較于傳統混凝土而言，改性后的水泥混凝土無論是在新拌狀態選還是在硬化之后其各項使用性能都有著較大幅度的提高，礦渣微粉作為近年來廣泛使用的混凝土活性礦物摻合料能夠等量取代水泥，在水泥性能的改善上有著明顯的作用。

相對與新拌混凝土而言，礦渣微粉混凝土的初凝與終凝時間雖然比普通混凝土有所延緩，但延緩作用并不十分明顯；使用礦渣微粉拌合的混凝土，其坍落度有著明顯的提高，且能夠明顯緩解因坍落度經時所造成的損失。不僅如此，由于C3A礦物相的含量有所降低而與減水劑有更好的相容性，因此，在將礦渣微粉制備到一定細度之后，還能夠起到很好的減水作用。此外，礦渣微粉還有著較好的粘聚性，對混凝土泌水性的改善有著很好的促進作用。

對于硬化混凝土而言，礦渣微粉混凝土的早期強度比普通混凝土略低，但在后期的強度成長上則明顯好于普通混凝土，由于礦渣微粉能吸收水泥水化生成的Ca（OH）2晶體，對混凝土的內在界面結構起到很好的改善作用，這也說明了礦渣微粉能夠起到很好的抗滲作用。此外，礦渣微粉還能夠吸收混凝土中存在的氯離子，起到了顯著的護筋作用。由于礦渣微粉混凝土的密實性提高了，因此，在同樣混凝土配合比與強度等級的情況下，礦渣微粉混凝土的抗凍性也優于普通混凝土。

3 對礦渣微粉在混凝土硬化過程中的熱學性能的分析

在生產大體積混凝土時，需要嚴格控制混凝土的水化熱，希望水化熱峰值出現的時間向后推遲，比保證混凝土的初始結構強度，避免由于溫差所導致的裂縫現象發生。在使用了礦渣微粉后，由于能夠顯著減少水泥用量，這也就在很大程度上改善了混凝土硬化過程的熱學性能。

4 簡述礦渣微粉的作用機理

研究表明，之所以礦渣微粉能夠起到顯著改善水泥混凝土各項性能的作用，主要原因是礦渣微粉在混凝土中具有微集料效應和微晶核效應，并且能夠改善混凝土界面區的結構，減少了水泥初期水化產物的相互搭接。礦渣微粉的細度比水泥顆粒細，在混凝土中起到了更細顆粒的作用，因而改善了混凝土的孔結構，使混凝土形成了密實充填結構。礦渣微粉還能夠起到微晶核效應，為水花產物提供了一定的空間，從而改善了水化產物的分布情況，保證混凝土具有良好的力學性能。

綜上所述，礦渣微粉是現代水泥混凝土生產中經常采用的改性劑，對于混凝土的各項物理化學性能均有著很好的改善作用，隨著科研工作者對此領域研究的不斷深入，礦渣微粉混凝土也必將取得更大的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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[4] 張蔭濟，朱稚石，等.寶鋼高爐礦渣微粉混凝土的生產應用研究[C].2001年礦渣微粉應用技術交流會論文集，2001（10）.