摘要：本文介紹礦粉對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）復(fù)合使用充分發(fā)揮二者的“優(yōu)勢互補(bǔ)效應(yīng)”，使混凝土性能得到進(jìn)一步改善。通過大量的試驗(yàn)研究優(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。
關(guān)鍵詞：礦粉、商品混凝土、粉煤灰、大體積、耐久性。
1.前言
過去建筑業(yè)過度重視混凝土的強(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)在對混凝土的耐久性問題國家已越來越重視。現(xiàn)場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，由原來的現(xiàn)場人工控制轉(zhuǎn)變?yōu)槿詣?dòng)化微機(jī)控制的生產(chǎn)和機(jī)械化運(yùn)輸過程，是建筑工程生產(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)，通過各種不同摻量在混凝土中對比試驗(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㎝2/g以上，具有顆粒超細(xì)，活性較大的特點(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。
2. 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配 （2）對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）2含量的問題。減少Ca（OH）2晶體尺寸，不僅能有利于混凝土力學(xué)性能的提高，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。
3. 微集料效應(yīng)
混凝土作為連續(xù)級配的顆粒堆積體系，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，從而提高混凝土后期強(qiáng)度。目前全國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。
4. 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 |
3d |
28d |
3d |
28d | |||
|
3.2 |
27.6 |
2：45 |
3：30 |
28.6 |
48.4 |
5.9 |
8.0 |
合格 |
4．2砂子
寧陽中砂，其技術(shù)指標(biāo)見表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/m3 |
|
2.9 |
0.8 |
0.1 |
2700 |
4．3石子
山東嘉祥碎石，其技術(shù)指標(biāo)見表3：
表3石子的物理性能
|
顆粒級配，mm |
含泥量，% |
泥塊含量，% |
壓碎指標(biāo)值，% |
|
5-25 |
1.0 |
0.1 |
5.6 |
4．4礦粉
山東萊蕪魯碧公司S95級礦粉，技術(shù)指標(biāo)見表4：
表4礦粉的物理性能
|
比表面積，m2/kg |
密度，g/cm3 |
燒失量，% |
含水量，% |
流動(dòng)度比，% |
活性指數(shù)，% | |
|
3ｄ |
28ｄ | |||||
|
429 |
2.85 |
1.12 |
0.50 |
98 |
92 |
115 |
4．5粉煤灰
山東濟(jì)寧粉煤灰，材料質(zhì)量達(dá)到Ⅰ級粉煤灰要求，其技術(shù)指標(biāo)見表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，% |
|
6.4 |
95 |
2.94 |
0.01 |
4．6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)見表6：
表6 外加劑的物理性能
|
減水率，% |
泌水率比，% |
含氣量，% |
抗壓強(qiáng)度比，% |
收縮率比% |
對鋼筋銹蝕作用 | ||
|
3d |
7d |
28d | |||||
|
18 |
65 |
2.2 |
145 |
123 |
115 |
104 |
無 |
5.試驗(yàn)混凝土配合比及性能指標(biāo)見表7：
表7 混凝土配合比
|
編號 |
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 |
| |||
|
R3 |
R7 |
R28 |
| ||||||||||
|
S1 |
340 |
808 |
1072 |
1．6 |
0 |
0 |
195 |
26．4 |
38．8 |
41．9 |
P8 | ||
|
S2 |
490 |
796 |
1042 |
1．6 |
20 |
20 |
220 |
29．6 |
47．6 |
53．9 |
P20 | ||
|
S3 |
190 |
812 |
1042 |
1．6 |
15 |
20 |
210 |
23．8 |
39．3 |
46．8 |
P20 | ||
|
S4 |
389 |
769 |
1061 |
1．7 |
0 |
0 |
200 |
29．2 |
44．5 |
46．8 |
P8 | ||
|
S5 |
223 |
745 |
1027 |
1．8 |
20 |
20 |
220 |
37．5 |
56．1 |
65．6 |
P20 | ||
|
S6 |
223 |
770 |
1021 |
1．7 |
20 |
20 |
230 |
30．8 |
54．0 |
60．4 |
P20 | ||
|
S7 |
438 |
730 |
1050 |
1．8 |
0 |
0 |
200 |
34．6 |
50．4 |
53．6 |
P8 | ||
|
S8 |
243 |
756 |
1000 |
1．8 |
20 |
20 |
240 |
36．8 |
52．4 |
58．8 |
P20 | ||
|
S9 |
266 |
713 |
1015 |
1．9 |
20 |
20 |
240 |
38．4 |
52．8 |
61．4 |
P20 | ||
表8：混凝土配合比技術(shù)指標(biāo)
|
編號 |
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，mm |
100次強(qiáng)度損失率，% |
碳化深度，% |
|
S1 |
180 |
410 |
6：24 |
8：50 |
110 |
20 |
8．4 |
|
S2 |
210 |
260 |
8：10 |
10：40 |
60 |
10 |
9．0 |
|
S3 |
210 |
520 |
7：45 |
10：25 |
65 |
12 |
9．6 |
|
S4 |
185 |
400 |
6：20 |
8：45 |
100 |
16 |
6．2 |
|
S5 |
205 |
560 |
10：20 |
12：45 |
50 |
8 |
8．0 |
|
S6 |
210 |
620 |
9：45 |
11：40 |
96 |
15 |
5．6 |
|
S7 |
180 |
420 |
5：45 |
8：45 |
92 |
10 |
5．2 |
|
S8 |
230 |
650 |
10：35 |
12：40 |
44 |
6 |
4．8 |
|
S9 |
225 |
650 |
10：40 |
13：10 |
40 |
6 |
3.2 |
6. 礦粉對混凝土力學(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，混凝土“強(qiáng)度互補(bǔ)效應(yīng)”對硬性化混凝土早期發(fā)揮礦粉的火山灰效應(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)，所帶來的孔徑細(xì)化作用，使混凝土后期強(qiáng)度持續(xù)得到提高。
7.礦粉對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)”粉煤灰對漿體起到“潤滑作用”，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。
8. 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，但增長較小，不會(huì)造成增加混凝土鋼筋銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)。
9.實(shí)際工程應(yīng)用情況
通過在濟(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，沒有出現(xiàn)任何關(guān)于溫度裂縫的質(zhì)量問題，大大提高了混凝土的耐久性。
10.結(jié)束語
通過我們在實(shí)際工程中的大量使用的體會(huì)：混凝土膠凝材料特別是礦物摻和料的復(fù)合使用對提高混凝土的綜合性能比以往我們現(xiàn)場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。
參考文獻(xiàn)：
（1）GB/T18046-2000 用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉[S]
（2）DBJ/T01-64-2002 混凝土礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]
（3）馮乃謙 高性能混凝土結(jié)構(gòu)[M] 北京 機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1
