李曉峰

1 ?；郀t礦渣粉的基本定義和性能

1.1 基本定義

?；郀t礦渣粉(granulated blanst fuynace slag)是粒化高爐礦渣經干燥、粉磨達到規(guī)定細度的粉體，粉磨時也可加入一定量的石膏和助磨劑。在混凝土中運用又稱它為摻合料，與粉煤灰、水泥共同組成混凝土的膠凝材料。

流動度比(ratio of fluidity)是礦渣粉按規(guī)定比例等量取代水泥后的膠砂流動度與標準水泥膠砂流動度之比。流動度比越大說明礦渣粉需水性越小。

活性指數(shù)(strength activity index)是礦渣粉按規(guī)定比例等量取代水泥后的膠砂強度與基準水泥膠砂強度之比。

高強礦渣粉混凝土(high strength concrete using slag as main mineral additive)是采用水泥、砂、石、高效減水劑，以及礦渣粉為主要摻合料，以常規(guī)工藝配制的C50級～C80級混凝土。

1.2 基本作用原理

混凝土的性質很大程度上取決于水泥基體的密實度，混凝土的密實性除了通過調整配合比及添加混凝土外加劑以外，還可以通過添加一部分活性摻合料來改善，其原理是利用活性混合材的物理填合作用或化學反應作用來提高水泥基的致密度，主要常用的活性混合材有：粉煤灰、火山灰、硅灰、超細礦渣粉等。尤其是活性火山灰、超細礦渣粉、硅灰其化學作用更明顯一些，其原理是將水泥水化作用產生的Ca(OH)2固化進而新形成水化硅酸鈣凝膠，新形成的水化硅酸鈣凝膠作為最終產物以提高混凝土的密實度，從而改善混凝土的力學性能和耐久性。

1.3 礦渣超細粉的主要物理性能指標

表1是GB/T 18046-2008所要求的超細礦渣粉的技術指標。

表1 超細礦渣粉的技術指標

具體的檢測方法見GB/T 18046-2008中所規(guī)定的試驗方法，對于商品混凝土攪拌站來說，在日常的原材料檢驗中，應該控制的幾個主要超細礦渣粉指標如下：

1)流動度比：流動度比試驗方法簡單，通過檢驗流動度比可以直接檢驗出超細礦渣粉的真假，特別是一些以磨細石灰?guī)r粉磨摻假在超細礦渣粉的產品里，流動度比小，所需水量就會增大，從而影響整個混凝土的水膠比，最終影響混凝土的力學性能和耐久性。

2)活性指數(shù)：活性指數(shù)的試驗方法與普通水泥膠砂的試驗方法過程一樣，通過做超細礦渣粉的活性指數(shù)可以有效地指導在混凝土中超細礦渣粉的用量，無論是質量上還是經濟上，活性指數(shù)是超細礦渣粉極其主要的指標，在使用過程中應加強試驗，掌握準確的數(shù)據(jù)，以指導混凝土生產。

1.4 超細礦渣粉的化學分析

超細礦渣粉的化學組成見表2。

表2 超細礦渣粉的化學組成

由此可見，超細礦渣粉的主要成分是SiO2和CaO，在化學反應中主要參與反應的也是這兩項主要成分，前期反應主要是活性CaO參與水化反應，也稱為前期火山灰效應，后期主要是活性SiO2參與混凝土硬化反應，也稱之為后期的火山灰反應。在一些超細礦渣粉生產企業(yè)也經常通過調整這兩項成分的含量來滿足不同用戶的需求。通過混凝土凈漿水化的顯微巖片分析可以很直接的看出，超細礦渣粉的加入，超細礦渣粉的結構是無定形結構，早期火山灰效應較大，如在其中加入部分呈結構晶體的硅灰等，會大大的提高混凝土的密實度和后期強度。

2 超細礦渣粉在混凝土配合比中的運用

2.1 摻超細礦渣粉混凝土配合比設計原則

1)混凝土配合比設計，應根據(jù)設計要求的強度等級、強度標準值的保證率和混凝土的耐久性以及施工要求，采用與實際工程使用的相同原材料，按JGJ 55普通混凝土配合比設計規(guī)程的規(guī)定進行;2)混凝土的配合比確定后，在工程中使用時仍應通過開盤檢定和試澆筑予以驗證;3)超細礦渣粉的選擇，不僅要考慮礦物摻合料本身的品質，還應結合混凝土其他參數(shù)、工程性質、所處環(huán)境等因素綜合確定，并應注意以下原則;4)混凝土的水膠比較小、澆筑溫度與氣溫較高、混凝土強度驗收齡期較長時，超細礦渣粉宜采用較大摻量;5)混凝土構件最小截面尺寸較大時，例如大體積混凝土、水下工程混凝土以及有抗腐蝕要求的混凝土等，根據(jù)需要適當增加超細礦渣粉的摻量;6)對于最小截面尺寸小于150 mm的構件混凝土(例如現(xiàn)澆樓板混凝土)，宜采用較小坍落度，超細礦渣粉宜采用較小摻量;7)對早期強度要求較高或環(huán)境溫度較低條件下施工的混凝土，超細礦渣粉宜采用較小摻量。

2.2 混凝土配合比設計步驟

具體設計步驟與普通配合比設計步驟一樣，把超細礦渣粉按照水泥來處理，前提是必須做流動度比和活性指數(shù)。

2.3 混凝土配合比驗證

配合比設計完成后必須用24 L的混凝土強制攪拌機攪拌混凝土，進行驗證，最終得出最佳混凝土配合比。

2.4 超細礦渣粉在實際運用中應注意的幾個問題

1)摻超細礦渣粉的混凝土，宜采用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，當采用其他品種水泥時，應了解水泥中混合材的品種和摻量，并通過系統(tǒng)試驗確定超細礦渣粉的摻量。

2)摻礦物摻合料后混凝土的放射性核素的放射性比活度應滿足現(xiàn)行國家標準GB 6566建筑材料放射性核素限量的規(guī)定，此條為強制性條文。

3)制備混凝土時，宜采用強制式攪拌機，并適當延長攪拌時間，超細礦渣粉的計量應按重量計，每盤計量允許偏差不應超過±2%，混凝土運送到澆筑點時，應不分層、不離析，并應保證施工要求的工作性和均勻性。

4)摻用多種礦物摻合料時，應經過充分試驗驗證之后再行使用。

3 結語

超細礦渣粉能有效地改善混凝土的力學性能和耐久性，在高速鐵路領域，已用于京滬高鐵、哈大高鐵、太中銀客運專線等，有效地解決了混凝土生產中混凝土外觀差、易開裂、易產生微裂紋和斷板的缺陷;在高強混凝土領域更是解決了C80以上混凝土的實際配制難度大的問題，是國家提倡使用的節(jié)能綜合利用產品。在未來混凝土運用上必將更廣泛、更有效。

［1］ 丁義海.粉煤灰混凝土強度增長特性研究［J］.山西建筑，2010，36(3)：185-186.