建筑混凝土材料礦物摻和料的質量探討

王化良

(寶泰隆新材料股份有限公司，黑龍江 七臺河 154600)

礦物摻和料是以硅、鉛、鈣等一種或多種氧化物為主要成分，具有規定細度。礦物摻和料為混凝土中的重要組分，在混凝土中發揮火山灰活性效應、形態效應、微集料效應，能大幅提高混凝土的工作性能、物理力學性能和耐久性能。礦物摻和料有時比水泥還重要，混凝土的各種特殊性能通過各種摻和料賦予改性。

1 粉煤灰

與粉煤灰質量相關的標準有《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》、《礦物摻和料應用技術規范》、《高強高性能混凝土用礦物外加劑》等。以上述規范為依據，研究與粉煤灰相關的技術要求。混凝土中的粉煤灰根據技術要求分為I級、Ⅱ級和Ⅲ級。

粉煤灰的細度與其火山灰效應有直接關系。粉煤灰有利于活性的提高，有利于發揮填充效應，能提高混凝土的工作性和強度。燒失量主要反映粉煤灰中未燃盡碳的含量。未燃盡碳有害，含碳量越高，燒失量越大，而混凝土的需水量就越高，這能造成混凝土水膠比增加或減水劑摻量的提高，同時粉煤灰燒失量也會影響混凝土拌和物中的含氣量。需水量比會影響混凝土拌和物中減水劑摻量、需水量等特性。影響需水量比的因素除燒失量和細度外，還有微珠含量、形狀等因素。規定含水量主要是為防止其活性降低，如C類粉煤灰自身具有水硬性。與水泥一樣，限制三氧化硫和游離氧化鈣含量是體積安定性需要，安定性不良，應用于混凝土中會發生質量隱患。C類粉煤灰中可能含有不少的游離氧化鈣，不僅要對其含量進行檢驗，同時增加物理性能檢驗，以嚴格控制其質量。限定堿含量是為了抑制堿集料反應的出現。放射性是人體安全的需要。均勻性是粉煤灰產品穩定性的控制。

粉煤灰在使用過程中必須注意以下問題：粉煤灰雖然能改善混凝士拌和物的工作性，如果坍落度太大，粉煤灰顆粒易上浮而出現泌漿現象；在保持相同水膠比時，配制的混凝土早期強度較低，大摻量在較低氣溫下凝結緩慢；硬化混凝土早期孔隙率大，碳化問題突出；粉煤灰對水敏感，在無保濕的環境下，內部黏度增多，阻礙拌和物泌水而導致塑性開裂。

粉煤灰應用時必須注意采取以下技術措施：第一，控制拌合物坍落度盡可能低。第二，施工時不可過多振搗，以避免粉煤灰顆粒上浮造成浮漿層太厚。第三，降低水膠比，保證大摻量粉煤灰混凝土的強度，特別是早期強度。第四，有效養護及足夠的濕養護時間。

2 礦渣粉

目前，與礦渣粉質量有關的標準有《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》、《礦物摻和料應用技術規范》、《高強高性能混凝土用礦物外加劑》等。

本研究以《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》為準，研究與礦渣粉相關的技術要求。

礦渣粉按其技術要求可分為5105級、595級和575級三個級別。

礦渣粉的密度具有自身特性，為保證粒化高爐礦渣的純度，防止摻入其他物料而可能造成其性能變化，對密度提出要求。礦渣粉的比表面積與其活性直接相關，細磨有利于其活性的提高，也利于其填充效應的發揮，可提高混凝土強度。礦渣粉的活性指數是其活性大小的直觀反映，而流動度是為滿足混凝土工作性的需要。規定含水率主要是為防止其水化活性受到影響。與水泥一樣，限制三氧化硫含量是出于安定性的需要。規定氯離子限量是防止混凝土中鋼筋出現銹蝕。燒失量可顯示礦渣粉可能混有其他組分，如人為加入過多的石灰石粉，會使燒失量偏大，降低其水化活性。與粉煤灰一樣，放射性是人身安全的考慮。

礦渣粉具有以下特點：第一，礦渣粉具有潛在的水硬性，單獨加水可緩慢水化硬化，化學活性較高。第二，礦渣粉也不宜粉磨得太粗，不然會使拌和物黏聚性下降，發生離析和泌水。在使用中必須控制其細度，適當加大其摻量。第三，在混凝土初始坍落度相同的條件下，可減少用水量。第四，與不摻礦渣粉的混凝土相比，摻加礦渣粉后混凝土有一定的緩凝效果。第五，摻礦渣粉的混凝土必須加強養護，以充分發揮性能優勢。

3 石灰石粉

目前，與石灰石粉質量有關的標準有《石灰石粉混凝土》、《礦物摻和料應用技術規范》、《石灰石粉在混凝土中應用技術規程》等。以《石灰石粉混凝土》為準，研究與石灰石粉相關的技術要求。

用于磨制石灰石粉的石灰石必須具有相當純度，主要是通過控制碳酸鈣含量進行控制，保證純凈的石灰石粉。規定石灰石粉的細度是出于其填充效應的考慮，有利于混凝土性能的改善。活性指數不是石灰石粉本質特性的技術指標，也不是認為它有明顯的活性，而是質量控制的需要。流動比是衡量石灰石粉在混凝土中應用價值的重要指標，此指標越高，表明石灰石粉的減水效應越明顯，對改善混凝土工作性十分有利。

石灰石粉在使用過程中必須注意以下問題：石灰石粉是以生產石灰石碎石制砂時出現的細粒和石屑為原料，通過粉磨產生細粉，摻入混凝土中具有較好地減水和填充作用，能提高混凝土的早期抗裂能力。

研究表明，石灰石粉不完全是一種惰性摻和料，石灰石粉中的碳酸鈣后期參與水泥的水化反應，與水泥的水化產物作用生成三碳水化鋁酸鈣和單碳水化鋁酸鈣。石灰石粉在混凝土中是填充效應、活性效應和加速效應。石灰石粉的填充能使水泥機體更為密實。石灰石粉的活性效應來源于其參與水泥的水化反應，雖然這種作用微弱。石灰石粉的加速效應是其細小顆粒可成為成核場所，加速了水泥的水化，這種作用在早期是顯著的。石灰石粉中致密且細小的碳酸鈣顆粒在具有減水作用的同時，可降低漿體黏度，這是由其化學組成和表面性質決定的。碳酸鈣的表面能低，有利于顆粒填充和分散。

摻石灰石粉的混凝土在寒冷氣候下受硫酸鹽侵蝕，生成硅灰石膏而破壞，在結構或構件處于含硫酸鹽的腐蝕條件中，在有水存在和低溫環境環境下，會生成無膠凝性的硅灰石膏，造成混凝土軟化。在低水膠比時沒有破壞現象。由于石灰石粉基本屬于惰性礦物摻和料，摻用石灰石的混凝土必須采用硅酸鹽水泥，盡可能考慮與其他摻和料復合使用。在摻加較多的石灰石粉后，會明顯影響混凝土的耐久性能和長期性能，比如抗凍性能和收縮性能等。以普通硅酸鹽水泥為準，石灰石粉摻量不宜超過20%。使用過程中必須考慮石灰石粉的均勻性和穩定性，防止使用摻加其他石粉或含土較多的石灰石粉，通過檢驗碳酸鈣含量控制其他石粉的混入，檢驗MB值控制土的含量。

4 復合摻和料

復合摻和料是把兩種及以上的礦物摻和料按一定比例復合后的粉體材料。目前，與復合摻和料質量相關的標準有《礦物摻和料應用技術規范》、《混凝土用復合摻臺料》等。以《礦物摻和料應用技術規范》為準，研究與復合摻和料的技術要求。

在礦物原料組成和比例相同時，比表面積越大，復合摻和料越細，活性越高。按復合使用的礦物原料不同，能用比表面積指標控制細度。在使用粉煤灰配制復合摻和料時，必須增如篩余指標控制細度。活性指數是復合摻和料的重要技術指標，對混凝土強度有影響。流動比間接反映了復合摻和料用水量指標。規定含水量是為防止其活性受影響。三氧化硫含量過多，可能影響混凝土體積穩定性，限制氧離子含量是出于避免鋼筋銹蝕的需要。控制燒失量指標是為防止添加含碳量大或需水量大的劣質材料，有利混凝土性能的提升。放射性是出于人體健康的需要。