矿渣粉在混凝土中的应用

　　【摘要】阐述了矿渣粉的性质，介绍了矿渣粉对混凝土的促进作用，以及在应用中应注意的一些问题
　　【关键词】矿渣粉的性质，改善了混凝土的和易性，对混凝土有增强作用，矿粉的掺入对混凝土早期塑性裂缝的改善，应注意的一些问题
　　一、引言
　　随着科学技术的不断进步，混凝土的应用越来越多、越来越广，通过在混凝土中添加各种掺合料，不仅降低了混凝土的成本，而且改善了混凝土的性能，具有十分广阔的前景。
　　为确保工程质量，最大限度地提高工程效益，同时，达到安全快捷、环境和节约的状态，通过在C50混凝土掺加矿渣粉进行高标号混凝土施工能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。
　　一、矿渣粉的性质
　　矿渣粉是水淬粒化高炉矿渣经粉磨后达到规定细度的一种粉体材料。矿渣含有较多的CaO(35%-45%)，经水淬后的粒化高炉矿渣大部分为非晶体，具有玻璃质结构，这种玻璃体蕴藏有很高的结晶性能量，具有很好的活性。水淬矿渣根据其成分可分为酸性矿渣和碱性矿渣，碱性矿渣的活性优于酸性矿渣，矿渣中的Al2O3含量也是标志矿渣活性的一个重要特征，其含量越高，矿渣活性也越高。
　　由于矿渣粉一般都磨得比水泥细和它表面的玻璃质，不仅对水泥有填充作用，而且能够减少水泥和混凝土的用水量，加上它的缓凝作用和密度与水泥接近，因此它较容易拌制成用水量少、流动性好、塌落度损失小的混凝土。但矿渣的粉磨细度及用量对掺矿渣混凝土的保水能力有较显著的影响，如果不够细、用量过大，会产生显著的泌水和离析，这是矿渣粉颗粒分布、细度与水泥的颗粒分布、细度缺乏互补性，只要作适当的调整就可以解决。
　　使用材料：水泥，砂，碎石：（9.5～26.5mm）碎石掺85%，（4.75～9.5mm）碎石掺15%，饮用水，矿渣粉，减水剂。
　　拟用部位：预制箱梁、横梁及堵头板、湿接头、桥面板等。
　　检测结果：
　　水灰比：W/C=0.34
　　其中：（水泥400、砂651、（9.5～26.5mm）碎石998、（9.5～26.5mm）碎石111、水170、矿渣粉100、减水剂12.5）
　　配合比为：1：1.63：2.50：0.28：0.43：0.25：0.025
　　该配合比28d强度达到设计要求的111%，可确保工程质量。
　　二、矿渣粉改善了混凝土的和易性
　　与未掺矿粉的混凝土相比，掺入矿粉能改善混凝土的和易性与工作性，而这种改善与表面特性和比表面积有关。这种表面特性使得水泥浆体之间形成光滑的移动面，抗离析性能下降。当掺入较低量矿粉时，这种表面特性使得混凝土的和易性得以改善；当掺入较高量矿粉时，种种表面特性会造成混凝土离散性较大，保水性差，浆体下沉等。同时，当矿粉比表面积较小时，矿粉颗粒与水泥颗粒在微观状态下形成较好的微观颗粒级配，从而使得混凝土更加密实、和易性得到改善；当矿粉比表面积较大时，矿粉颗粒比水泥较大，从而使得取代后，混凝土的密实性、泌水、和易性等反不如取代前。
　　三、矿渣粉对混凝土有增强作用
　　矿渣等量取代水泥后，其强度比仅使用水泥的混凝土强度增长更大；如果等量取代水泥量较大时，其强度早期偏低，但后期增长较快，如要解决早期强度偏低的问题可采用超掺法。例如原来矿渣是等量取代水泥，现在超量1.1-1.3取代水泥，水胶比保持不变，同时减少相应体积数量的砂，会使混凝土早期强度赶上基准混凝土；也可以适当降低水胶比、适当增加砂率和外加剂用量以达到目的。
　　四、矿粉的掺入对混凝土早期塑性裂缝的改善
　　矿粉的掺入，降低了水泥的水化热，延迟了热峰的出现。大大减少了大面积混凝土的早期塑性裂缝和大体积的混凝土的温度裂缝。
　　五、矿渣粉在混凝土应用中应注意的一些问题
　　为了更好地应用矿渣粉，减少问题，必须注意几个问题。
　　1、严格控制矿渣粉的质量
　　矿渣粉的质量要严格控制，特别是矿渣粉的细度，因为细度的降低会给混凝土带来诸多问题，如：粘聚性下降出现离析和泌水、凝结时间延长、早期强度降低、甚至28天强度也会有不同程度的降低等。因此，冬季施工时，矿渣粉混凝土适宜选用非缓凝型减水剂，矿渣粉混凝土终饰抹面作业也要把握好适当的时机。
　　2、控制好矿渣粉的掺量
　　根据具体的施工部位和施工要求控制好矿渣粉的掺量，避免盲目提高掺量。过大的掺量会明显延长混凝土的凝结时间，不利于施工。对竖向结构，掺量过高会使混凝土长期处于塑性状态，使混凝土发生较大沉降收缩，造成沿钢筋的环形裂缝。
　　3、加强养护
　　掺矿渣粉的混凝土对养护条件要求比一般不掺掺合料的混凝土更为苛刻。最好能保持湿养护14天左右。
　　4、配比设计时必须考虑预应力损失
　　矿渣粉用于预应力钢筋混凝土时，放松或张拉预应力前，矿渣粉混凝土的强度必须达到设计规定的强度要求。如设计无具体要求，其强度应达到设计标准值的80%，以免发生预应力损失过大或混凝土结构损伤等问题。
　　综上所述，矿渣粉的大量应用改变了以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局面，矿渣粉的应用可以克服仅掺粉煤灰时取代水泥量有限的弱点，可以进一步降低水泥用量，改善混凝土的耐久性，同时降低混凝土成本，节约能源，改善环境。
　　参考文献：
　　【1】《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTGE30-2005，人民交通出版社。
　　【2】刘长俊，《混凝土配合比设计计算手册》，辽宁科学技术出版社，1993.7.

《矿渣粉在混凝土中的应用》

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