普通混凝土中摻加高爐礦渣微粉的試驗與探討

張紅珠

1 概述

礦渣應用目前有兩種方法:1)作為混合材和水泥熟料一起粉磨，但由于礦渣易磨性差，其易磨性系數一般比水泥熟料高出5 kW/t，混合粉磨后細度還達不到水泥的平均細度，這就限制了其活性的充分發揮，故大部分摻量在 40%以下;2)采用分別磨細方法，把礦渣單獨粉磨到比表面積400m2/kg上，這時的礦渣被稱為“高爐礦渣微粉”，將其直接摻入混凝土中作摻合料，可使混凝土的多項性能得到改善。第 1)種方法用于水泥生產過程，而施工現場及混凝土生產過程中主要采用第 2)種方法。

隨著混凝土的商品化，普通粉煤粉混凝土是目前使用最廣、用量最多的，但其只是摻用粉煤粉以取代部分水泥，鑒于礦渣細粉在高性能混凝土中的成功應用，進一步探索礦渣細粉在普通粉煤粉混凝土中的摻加與應用，為此我們對礦渣細粉進行了一系列的試驗。通過膠砂試驗考察了磨細礦渣粉的加入對膠砂流動性的影響及不同摻量對砂漿抗壓強度的影響。通過混凝土試配試驗考察了磨細礦渣粉的摻入對普通混凝土工作性能及抗壓強度的影響，探討其作為混凝土摻合料在改善混凝土性能中所起的作用。

2 試驗用原材料

1)高爐礦渣微粉:主要技術指標及化學成分見表 1，表 2。

表1 高爐礦渣微粉主要技術指標

表2 高爐礦渣微粉化學成分 %

2)水泥:采用普通硅酸鹽水泥，主要技術指標見表 3。

表3 硅酸鹽水泥主要技術指標

3)粉煤灰:Ⅱ級粉煤灰。

4)細集料:普通中砂，細度模數 2.8，級配組成見表 4。

表4 細集料級配組成

5)粗集料:普通碎石，5mm～31.5mm連續級配見表5。

表5 粗集料級配組成

6)外加劑:MNF-SP緩凝型高效減水劑(濃度40%)。

3 水泥膠砂配合比

本試驗主要通過純水泥、水泥+粉煤灰、水泥 +25%高爐礦渣微粉、水泥 +50%高爐礦渣微粉、水泥+粉煤灰+50%高爐礦渣微粉五種試驗的對比考察高爐礦渣微粉的加入對膠砂的工作性能及強度的影響，其膠砂配合比見表 6。

表6 膠砂配合比

4 混凝土配合比

本試驗針對常用的混凝土標號，采用了C25，C30，C35，C 40四種強度等級的混凝土，主要考察高爐礦渣微粉的加入對混凝土工作性能及抗壓強度的影響，其配合比見表 7。

表7 試驗用不同強度混凝土配合比

5 試驗結果及分析

5.1 膠砂試驗情況及分析

1)膠砂試驗結果見表 8。

表8 膠砂試驗結果對比

2)高爐礦渣微粉的摻入對膠砂流動度的影響。從膠砂流動度的數據可以看出:礦渣微粉摻入后，膠砂流動度有所改善，同時摻入粉煤灰和礦渣微粉則膠砂流動度增加明顯。

3)高爐礦渣微粉的摻入對強度的影響。高爐礦渣微粉的摻入使膠砂早期抗壓強度明顯降低，降低的幅度隨礦渣微粉摻入量的增加而增加，僅摻入25%的礦渣微粉3 d強度下降15%，僅摻入 50%的礦渣微粉 3 d強度下降 43%，在原有粉煤灰的情況下，3 d強度下降33%;另一方面，僅摻入礦渣微粉后期強度增長較快，但在有粉煤灰的情況下，膠砂28 d強度比不加時要低7%左右。可見有粉煤灰的情況下礦渣微粉等量取代水泥有一定困難。

5.2 混凝土試配試驗情況及分析

1)混凝土試配試驗結果(見表 9)。根據膠砂試驗結果，礦渣微粉摻量為 25%時效果較佳，因此在混凝土中也按 25%進行。

表9 混凝土試配試驗結果

2)高爐礦渣微粉的摻入對混凝土工作性能的影響。從對比試驗中的坍落度和擴展度的數據看，礦渣微粉的加入對混凝土的工作性能影響不明顯，試配過程中也沒發現混凝土有其他異常情況。

3)高爐礦渣微粉的摻入對混凝土抗壓強度的影響。從抗壓強度試驗數據來看，礦渣微粉摻入后混凝土早期強度有明顯下降:其中 3 d抗壓強度下降23%～28%，7 d抗壓強度下降 7%～16%。但后期(28 d)混凝土抗壓強度則基本恢復正常。因而高爐礦渣微粉對混凝土后期強度并沒有不利的影響。

6 結論與推廣

通過上述對比試驗，對高爐礦渣微粉作為混凝土摻合料在普通混凝土中的應用進行研究和探討，進而得出如下結論:

1)高爐礦渣微粉在粉煤粉混凝土中應用是可行的，在普通粉煤粉混凝土中加入 25%的高爐礦渣微粉對混凝土的工作性能無不良影響。2)普通粉煤粉混凝土中摻入適量礦渣微粉早期強度較低，后期強度恢復正常。可見使用此混凝土時拆模不能過早。3)由于取代了部分水泥，高爐礦渣微粉的加入能有效降低混凝土的生產成本，具有明顯的經濟效益和社會效益。

[1] 上海市建筑科學研究院，上海市散裝水泥辦公室.粒化高爐礦渣微粉在水泥混凝土中應用技術規程[Z].1999.

[2] 趙俊梅.摻磨細礦渣粉和高鈣粉煤灰混凝土的研究[J].山西建筑，2009，35(1):181-182.