礦渣粉對混凝土性能影響研究

姜大偉

遼寧省檢驗檢測認證中心（遼寧省產品質量監督檢驗院） 遼寧沈陽 110000

礦渣是鋼鐵廠冶煉生鐵時產生的廢渣經過干燥、粉磨達到一定細度的粉體材料。礦渣粉具有水硬性和活性，是水泥混凝土常用的摻合料之一。少量或等量取代水泥，可降低混凝土成本，能顯著提高混凝土的工作性能，改善混凝土耐久性，在混凝土應用中發揮非常重要的作用。本文詳細研究了礦渣粉對混凝土抗壓強度帶來的影響，具體如下。

1 原材料

礦渣粉的主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂等。GB/T18046-2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉》中礦渣粉分為S75、S95、S105三個等級。由于礦渣粉S95應用最廣泛，所以本文選用S95礦渣粉。礦渣粉粉磨到一定細度，才能充分水化，原則上細度越小、比表面積越大，活性越好，但考慮到細度越細粉磨困難，成本增加。綜合考慮，本文選用礦渣粉比表面積420m2/kg[1]。

水泥選用普通硅酸鹽水泥P·O42.5、普通硅酸鹽水泥比表面積350 m2/kg。

砂子：選用中砂，測定密度2620kg/m3,細度模數2.3；

石子：選用碎石，測定密度2740kg/m3。

化學成分見表1。

表1 礦渣粉和水泥化學成分

2 試驗結果

將礦渣粉按照不同摻量替代混凝土中的普通硅酸鹽水泥，進行抗壓強度測試，結果見表2。

表2 不同摻量礦渣粉對混凝土抗壓強度的影響

3 結果分析

3.1 對坍落度的影響

礦渣粉摻量大于40%時，塌落度大于不摻礦渣粉的基準混凝土，小于40%時，有高有低，影響規律性不強[2]。

3.2 對抗壓強度的影響

將表2礦渣粉對混凝土抗壓強度的影響整理成圖1，從圖1可以看出礦渣粉對混凝土強度影響較大，摻加礦渣粉以后，7d強度全部低于基準混凝土7d強度值，隨著礦渣粉摻量的增加，7d抗壓強度逐漸降低。礦渣粉摻量小于50%，礦渣粉強度大于基準混凝土28d強度值，礦渣摻量超過50%以后，礦渣粉強度小于基準混凝土28d強度值。

3.3 對抗壓強度影響分析

影響混凝土抗壓強度的因素有三個，一是普通硅酸鹽水泥本身的強度，二是水泥與砂石骨料的粘結強度，三是配合比集料性能。其中影響最大的水泥砂漿與砂石骨料的粘結強度大小。水泥的水化產物是Ca(OH)2和CSH凝膠。礦渣粉磨后，玻璃體結構發生改變，使其活性被激發出來，產生火山灰性效應和微小集料效應?；鹕交倚孕軌蚋淖児橇险辰Y強度?；炷林袚饺氲V渣粉后，在堿性環境下，遇水形成Ca(OH)2，能促使水泥進一步水化形成更多的CSH凝膠，改善了混凝土微觀結構，是漿體之間的空隙率下降，強化接口粘結力，使混凝土28d抗壓強度得到提高。微小集料效應，在混凝土中形成自密實結構，礦渣粉的比表面積比水泥大得多，它的加入填充了水泥之間的顆粒間隙，改變了普通硅酸鹽水泥的顆粒級配，使混凝土形成微觀的自密實體系，從而提高后期強度[3]。

4 結語

綜上，礦渣粉的摻量對混凝土的抗壓強度影響很大。礦渣粉摻量從10%增加到70%，混凝土的7d抗壓強度可降低16.8MPa，28d強度可改變5.7MPa。礦渣粉應用于混凝土中，可以在大幅度降低水泥用量的同時保證混凝土的質量，對混凝土的發展起到積極作用。根據礦渣粉摻量對混凝土抗壓強度的影響規律，以及考慮礦渣粉成本等因素，可以控制礦渣粉摻量在40%-50%，這樣既可以獲得較高的混凝土強度，又可以對成本有效的控制。隨著礦渣粉研究和應用不斷深入，可以進一步改善混凝土質量，降低混凝土成本，改善環境，節約能源。