復合礦渣微粉試驗研究

韓琦珂，孫曉林，張凱斌

(1.洛陽市金鑒工程質量檢測中心有限公司，河南 洛陽 471000；2.洛陽金隅城集團有限公司，河南 洛陽 471000)

0 前 言

混凝土摻合料的種類較多，其特性也存在差異，在改善混凝土的性能方面所起的作用也有所不同，目前我國工程應用較多的混凝土摻合料有礦渣微粉、粉煤灰、石灰石粉等。將不同類型的摻合料進行有目的的復合，對摻合料在混凝土中合理有效的利用，改善混凝土性能具有現實意義。

本文以礦渣微粉為主要原料，摻加不同比例的粉煤灰、石灰石粉、鋼渣微粉以及廢棄混凝土中回收粗細骨料后的硬化水泥砂漿粉等不同活性的材料進行復合，采用《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046—2017)標準檢測復合礦渣微粉活性指數、流動度比等主要技術指標，試驗研究復合后的復合礦渣微粉的技術性能，將復合礦渣微粉與礦渣微粉用于混凝土摻合料進行比較。

1 試驗材料

1.1 礦渣微粉、鋼渣微粉

來自洛陽附近某生產企業，分別采用《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046—2017)和《用于水泥和混凝土中的鋼渣粉》(GB/T 20491—2006)的標準檢測，主要技術指標見表1，礦渣微粉為S95級，鋼渣微粉試驗小生產。

表1 礦渣、鋼渣微粉性能指標

1.2 粉煤灰

來自洛陽某電廠的風選Ⅰ級灰，采用《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596—2017)主要技術指標見表2。

表2 粉煤灰性能指標

1.3 石灰石粉

來自洛陽某生產企業，用于電廠煙氣脫硫，石灰石粉主要技術指標：CaCO3含量95%，45μm篩余小于8%，比表面積520 m2/kg，密度2.69 g/cm3。

1.4 硬化水泥砂漿粉

來自廢棄混凝土分離產物，從廢棄混凝土中有效分離出粗細骨料后，得到的混合粉料—硬化水泥漿體粉，粒度小于0.15 mm。主要產物為石英(SiO2)、C-S-H、CaCO3等，主要化學成分：SiO2約占50%，其次為CaO(如果質粗骨料為石灰石則CaO較高)。試樣粉磨20 min，采用《用于水泥和混凝土中鋼渣粉》(GB/T 20491—2006)標準，用30%的硬化水泥漿體混合料粉替代硅酸鹽水泥，檢測試樣7 d、28 d齡期活性指數和流動度比等性能指標，主要化學成分及技術性能指標見表3。

表3 硬化水泥漿體粉性能指標

1.5 水 泥

我國某企業生產的基準水泥，P·O42.5水泥，主要技術指標見表4。

表4 基準水泥性能指標

2 試驗配比與結果

2.1 試驗配合比

試驗中，采用分別摻加10%、20%的粉煤灰、石灰石粉、鋼渣粉以及廢棄混凝土砂漿粉等分別替代礦渣微粉，得到需要的復合礦渣微粉，復合礦渣微粉具體配合比見表5。

表5 復合礦渣微粉配合比 %

2.2 試驗結果

采用《用于水泥、砂漿和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T 18046—2017)標準，試驗檢測復合礦渣微粉的活性指數、流動度比、比表面積等主要技術性能，并與純礦渣微粉進行分析比較，主要性能技術指標檢測結果見表6。

表6 復合礦渣微粉主要性能技術指標

3 試驗結果分析

1)從表6可以看出，序號1～8配合比的復合礦渣微粉活性指數較好，只有序號8配合比的活性指數(28 d)達不到S95技術要求，其他均達到S95技術要求，其中序號1、2(摻加10%)的配合比活性指數超過純礦渣微粉(序號0)；流動度比技術指標只有序號3、7(摻加鋼渣微粉)的低于純礦渣微粉(序號0)，其他配合比均超過。試驗用純礦渣微粉質量較好，活性指數高，7 d接近S105，28 d達到S105技術要求，對復合礦渣粉活性有提升作用，如果純礦渣微粉活性指數低一些，可能序號5～7(摻加20%)配合比的活性指數會降低，從而達不到S95技術要求。

2)從表6可以看出，不同復合材料的復合礦渣微粉，技術性能指標不同，這是由于材料的性能差異結果。

摻加10%粉煤灰復合(序號1)時，7 d、28 d活性指數均提高，流動度比更好，說明其復合效應較好；但摻量增加至20%(序號5)時，7 d、28 d活性指數降低，但流動度比增加，這與粉煤灰活性及細度有關，說明復合時摻量不能偏高。

摻加10%石灰石粉復合(序號2)時，7 d、28 d活性指數均提高，7 d活性指數略高于摻粉煤灰，這是因為石灰石粉微細顆粒可作為晶核促進C3S、C3A等熟料礦物的水化，從而提高水泥的早期強度，但摻量增加至20%(序號6)時，活性指數降低，同時燒失量也會增加。在流動度比方面，石灰石微粉具有減水作用，可改善復合粉的流動度比。

摻加10%鋼渣微粉復合(序號3)時，7 d活性指數略低于純礦渣微粉，但28 d活性指數均提高，說明其復合后期效應較好，流動度比較純礦渣微粉略降低；摻量增加至20%(序號7)時，7 d、28 d活性指數和流動度比均降低，說明復合時摻量不能偏高。

摻加廢棄混凝土砂漿粉復合(序號4、8)，齡期活性指數均降低，流動度比較純礦渣微粉提高。這與該材料性質有關，它屬于非活性摻合料，主要起微集料作用，活性與粉磨細度有關，齡期活性低且增加率小，由于石英(SiO2)含量較高，所以具有減水作用，復合時摻量不宜超過10%。

4 應用混凝土試驗結果

將表4序號0～4復合礦渣微粉(摻加10%其他材料進行復合)用于預拌混凝土摻合料，混凝土強度等級C40，立方混凝土重量配合比：膠凝材料∶石子∶砂∶水∶減水劑=430∶1 070∶725∶175∶8.3，摻加量占原設計水泥量30%。試驗檢測混凝土施工性能(表觀、坍落度、擴展度等)和7 d、28 d齡期抗壓強度等見表7。

表7 試樣施工性能(坍落度、擴展度及表觀性能)及強度

從表7可以看出，復合礦渣摻合料配制的混凝土性能良好，齡期強度與復合后活性存在關聯性。

5 結 論

在S95礦渣微粉中摻加10%的粉煤灰、石灰石粉、鋼渣微粉以及硬化水泥砂漿粉等不同活性的材料進行復合，復合的礦渣微粉可以達到S95技術要求，流動度比優于純礦渣微粉，配制的混凝土性能良好。摻加20%時，如果原礦渣微粉活性指數較高，與粉煤灰、石灰石粉、鋼渣微粉復合的礦渣微粉可以達到S95技術要求，而活性較低的硬化水泥砂漿粉則不能滿足活性指數的技術要求。

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