[摘要] 本文闡述了將復合礦物摻合料ZX摻入混凝土中，可顯著改善混凝土的工作性、強度和耐久性。與單一組分的礦渣和粉煤灰相比，其性能更加優良，疊加效應顯著，且成本降低，具有良好的市場應用前景。
[關鍵詞] 復合礦物摻合料； 疊加效應； 工作性能； 強度； 耐久性
1 前言
大量研究結果表明，磨細復合礦物摻合料可以改善混凝土的和易性，降低混凝土的絕熱溫升，提高混凝土的耐久性，尤其對提高混凝土的耐腐蝕效果較好。近年來，大體積混凝土工程和高性能混凝土工程施工常常采用摻加磨細摻合料的技術路線。目前應用較多的礦物摻合料有礦渣、粉煤灰，通常是以單一組分摻入混凝土中應用。相比之下，礦渣微粉來源廣，價格適中，替代水泥量大，后期強度較高，但其易磨性較差，用現有水泥廠球磨機生產高比表面積礦渣微粉有一定困難，因而價格較粉煤灰貴，而粉煤灰則早期強度較低。為此，我們研究了多種磨細工業廢渣及天然礦物摻合料復合組成的新型礦物摻合料ZX。通過正交試驗達到礦渣與多種微粉的最優復合化，充分發揮各組分的超疊加效應和優化的顆粒級配，生產出比表面積穩定、性能優良的復合礦物摻合料。
2 試驗用原材料
（1）水泥 河南孟電集團P.O32.5級水泥，其性能見表1。
（7）外加劑 新鄭新星外加劑廠生產的脂肪族系FN-S高效減水劑，摻量為1.8%時，減水率為19.2%。
3 試驗方法
采用對比的方式，分別進行水泥膠砂強度、混凝土拌和物性能、硬化混凝土強度和耐久性的測定。水泥膠砂強度測定根據GB/T17671-1999進行；混凝土拌和物性能測定根據GB/T50080-2002進行；混凝土抗壓強度測定根據GB/T50081-2002進行；混凝土耐久性測定根據JGJ82-85進行。
4 試驗結果
4.1 對水泥膠砂強度的影響
將復合礦物摻合料ZX與純礦渣微粉、粉煤灰進行對比試驗，均以30%取代水泥測定水泥膠砂強度，試驗結果見表7。
表7結果表明，由于復合礦物摻合料ZX是由多種微粉復合而成，在水化過程中，其產生的火山效應、形貌效應和微集料效應的疊加和互補作用，使得在同一摻量下，復合礦物摻合料ZX的強度優于單一組分的純礦渣和粉煤灰，后期強度高于純水泥。
4.2 對混凝土工作性能的影響
表8是復合礦物摻合料ZX、純礦渣微粉、粉煤灰均以30%取代水泥后，對混凝土工作性能的影響。
表9結果表明加入摻合料的混凝土后期強度均高于基準混凝土，尤其是復合礦物摻合料強度最高。
4.4 對混凝土耐久性的影響
對表8中的4個編號的配合比，分別進行了混凝土的抗滲、抗凍和收縮性能測試，結果見表10。
4.5 對混凝土體積穩定性的影響
采用圓環試驗法對表8中的4個編號的配合比分別進行了開裂情況的觀察，結果見表11。
5 結果分析
混凝土中的水泥水化時產生相當數量的Ca（OH）2晶體，由于Ca（OH）2具有可溶性，在硬化混凝土中Ca（OH）2的分布是極不均勻的，從骨料與膠結料之間的界面看，界面過度層的一定區域內，Ca（OH）2富集及定向排列，與其它部分的水泥石相比，是一種多孔質的結構，強度很低。復合礦渣微粉經充分細磨，由于機械力活化作用，使其潛在的火山灰活性得以發揮，摻入混凝土中可與Ca（OH）2反應，生成對強度有貢獻的水化硅酸鈣凝膠（C-S-H）。復合微粉中礦渣富鈣，粉煤灰富硅，在成分上有互補性，容易形成大量C-S-H凝膠，形成致密的結構，使混凝土強度和抗滲性大幅度提高，從而使混凝土耐久性大大提高。
復合礦渣微粉經細磨后比表面積達600m2/kg，而水泥比表面積一般為350m2/kg，因此，復合微粉可填充于水泥顆粒之間，使混凝土密實度增加。由于礦渣易磨性較差，若把礦渣粉磨至比表面積為600m2/kg，，所耗費電能是相當大的。而且，按照粉碎理論，粉磨產品粒度分布與物料易磨性有關，其易磨性越好，顆粒分布越離散，均勻性越差。礦渣易磨性較差，具有較小的離散，而復合礦渣微粉復合了易磨性較好的多種物料混合粉磨，不可避免的在粉磨過程中發生選擇性粉磨現象，粉磨產物粒度分布較寬，微粒更多，從而有更緊密的堆積和填充，使混凝土有較高的工作性能。
粉煤灰球形度很好，具有良好的滾珠效應。礦渣微粉球形度稍差于粉煤灰，但優于水泥顆粒。復合礦渣微粉替代部分水泥摻入混凝土中，除了其“形貌效應”外，早期與水泥反應十分慢，可減少這部分化學反應水，而且礦物微粉填充于水泥顆粒之間，亦減少了顆粒空隙用水，因而可提高拌合物的流動性。由于礦渣顆粒表面致密、光滑，極不容易吸附水分子，在漿體中容易產生光滑的滑動面，從而改善其流動性。但礦渣粉常引起泌水性增大，而粉煤灰則不易引起泌水，石灰石粉的微細晶粒表面光滑，水分在其表面的附著力小而起到一定的減水作用，對混凝土流動度、強度、抗滲性、抗凍性及收縮性等性能有較好的影響。因而，多種材料復合的礦渣微粉能使混凝土的泌水、離析現象得到明顯改善，是性能上的優勢互補。
6 結論
復合礦物摻合料ZX是有礦渣、粉煤灰、石灰石等組分復合磨細而成的，具有火山效應、形貌效應和微集料效應的疊加作用，摻入混凝土中可以30%的摻量取代水泥，制成不同強度等級的混凝土。能有效的改善混凝土的工作性，顯著提高混凝土的強度和耐久性能。其性能優于單一組分的礦渣和粉煤灰，具有性能疊加和成本降低的雙重效果，經濟效益和社會效益均十分可觀。
