磨細礦粉生產和應用技術常見疑問及其解答（應用技術篇）

1：什么是磨細礦粉?
答：磨細礦粉即磨細水淬高爐礦渣粉，又稱礦渣微粉，其英文縮寫為GGBS或GGBFS。
 
2：磨細礦粉是怎樣產生的？有何用途？
答：磨細礦粉是以高爐水淬礦渣為主要原料經干燥、粉磨處理而制成的超細粉末材料；是制備高性能水泥和混凝土的優質混合材。

3：粉煤灰與磨細礦粉有何不同？
答：（1）兩者來源不同：粉煤灰來源于熱電廠排放的煙氣經收塵處理后收集得到的飛灰；而磨細礦粉則是由煉鐵高爐排出的熔融態礦渣經水淬（?；┖笤龠M行干燥、磨細加工而得到的超細粉末。
（2）兩者化學組成不同：一般粉煤灰含很高的SiO2、Al2O3，但CaO卻非常低（僅為1-5%）；磨細礦粉則具有與普通硅酸鹽水泥非常相近的化學組成，如CaO 30-42%, SiO2 35-38%, Al2O3 10-18%, MgO 5-14%，等。
（3）兩者水化活性不同：粉煤灰不具有自身水化硬化特性，只能在有活性激發劑（如硅酸鹽水泥等）作用下，才能具有強度；磨細礦粉卻具有自身水化硬化特點，能在加水拌和后自行水化硬化并具有強度。當有硅酸鹽水泥激發時，其活性得到更充分的發揮。
（4）兩者的允許摻量不同：粉煤灰在水泥中的允許摻加量為20－40%，但在混凝土中最大摻量一般不超過35%；磨細礦粉在水泥或混凝土中的摻加量則可達20－70%。一些歐洲國家甚至允許摻到85%。
（5）兩者在混凝土中的摻加方式不同：粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以保證混凝土強度達標；磨細礦粉則通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土，其強度仍然可以滿足設計要求。
 
4：為什么磨細礦粉質量比粉煤灰質量穩定？
答：（1）礦渣來源穩定：用于生產磨細礦粉的原材料――水淬礦渣一般由固定的鋼鐵廠提供，來源單一、穩定。
（2）化學成分穩定：從煉鐵高爐排出的廢渣由于對所制成生鐵的成分有嚴格的要求，進而對煉鐵過程中的所有物料投放配比有嚴格的控制，因此其副產物――礦渣的化學組成得以穩定控制。
（3）經現代化的粉磨工藝處理后，礦粉的細度可以很好的控制，進而達到質量穩定的目的。
（4）一般技術收集的粉煤灰均不具備上述性能特點，質量波動較大。
 
5：國內有哪些與磨細礦粉生產或應用相關的技術標準、規范？
答：目前國內與磨細礦粉生產或應用技術相關的技術標準或規范有：（1）GB/T 18046-2000：用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉；（2）GB 1344-1999：礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥；（3）DG/T J08-501-1999(上海市工程建設規范)：粒化高爐礦渣粉在水泥混凝土中應用技術規程；（4）DBJ/T01-64-2002(北京市地方性標準)：混凝土礦物摻合料應用技術規程；（5）JTJ 275-2000(中華人民共和國行業標準)：海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范。
 
6：國外有哪些與磨細礦粉生產或應用相關的技術標準、規范？
答：目前國外與磨細礦粉生產與應用技術相關的技術標準、規范有：（1）英國：BS 6699、BS 146、 BS 4246、 BS 5328；（2）美國：ASTM C989、ASTM C595；（3）日本：JIS A6206、JIS R5211；（4）德國：DIN 1164；（5）歐洲標準：ENV 197-1；（6）澳大利亞：AS 3582.2、AS 3792；（7）加拿大：CAN/CSA-A363-M88、CAN/CSA-A362-M88；（8）南非：SABS 1491；（9）印度：IS 455；（10）新加坡：SS 476、SS 477。
 
7：如何確定礦粉(S95級)在混凝土中的摻量？
答：（1）“單摻”礦粉時，可按等量取代原則并根據以下方法確定礦粉的合適摻量：
(a)對于地上結構以及有較高早期強度要求的混凝土結構，摻量一般為20-30%；
(b)對于地下結構、強度要求中等的混凝土結構，摻量一般為30-50%；
(c)對于大體積混凝土或有嚴格溫升限制的混凝土結構，摻量一般為50-65%；
(d)對于有較高耐久性能要求的特殊混凝土結構（如海工防腐蝕結構、污水處理設施等），摻量可達50-70%。
（2）采用“雙摻”粉煤灰和礦粉時，由于受粉煤灰摻量和質量波動的影響很大，只能根據上述基本原則，通過具體試驗確定各組份正確的摻加量。
 
8：摻礦粉混凝土配合比設計有何特點？
答：（1）由于礦粉細度遠高于普通水泥（如礦粉420-450m2/kg，普通水泥330-350m2/kg），與空白混凝土相比，摻礦粉混凝土需水量增加約5%；
（2）混凝土配合比設計中，應通過調整外加劑摻量的方法使混凝土同時滿足工作性能和強度要求，不能隨意增加拌和用水。
（3）與普通混凝土一樣，摻礦粉混凝土配比需經過(a)初步配合比設計、(b)實驗室試配、(c)現場試拌等三個階段由相關技術人員完成。
 
9：摻礦粉混凝土拌和物性能有何特點？
答：與空白混凝土相比，摻加超細度礦粉混凝土拌和物具有如下基本性能特點：
（1）凝結時間延長，坍落度損失小，對夏季施工有利；
（2）拌和物粘聚性增加，不易分層離析，可泵性好；
（3）混凝土泌水減少，對減少沉降開裂有利。
 
10：摻礦粉混凝土對養護有何要求？
答：中等摻量（如30-40%）以上礦粉混凝土對早期養護條件非常敏感，應有嚴格要求，如：
（1）早期養護應在混凝土終凝前進行（如噴灑養護劑、覆蓋濕麻布或塑料布、等）；
（2）水養護時間至少為7天；
（3）當摻量達50%以上時，水養護期應延長至14天。
 
11：蒸汽養護對摻礦粉混凝土有何影響？
答：濕-熱養護對摻礦粉混凝土尤其有利。可采用比普通硅酸鹽水泥混凝土稍高的蒸汽養護溫度，以提高大摻量礦粉混凝土預制構件的蒸養（出池/窯）強度。但是，由于摻礦粉混凝土早期強度發展較普通水泥混凝土慢、受溫度影響敏感，應適當調整或延遲構件的預養時間（冬季生產尤其如此），以保證混凝土構件入蒸養池/窯前具備足夠的初始結構強度，獲得最佳的蒸養效果。
 
12：為什么摻礦粉混凝土拆模后常常會出現藍色斑斕？
答：（1）這是礦粉混凝土的獨有特點，屬正?，F象，說明混凝土在早期得到很好的養護，有利于其強度等性能的充分發揮。通常當此藍色斑斕暴露在空氣中3至5天后顏色會自然褪卻變成正常顏色；
（2）出現藍色斑斕的原因是由于礦粉水化硬化過程中有微量FeS和MnS生成，該含水化合物呈藍色。隨著混凝土暴露在空氣中一段時間后，上述微量化合物會進一步氧化變成FeSO4和MnSO4，藍色斑斕也就隨之消失。
 
13：摻礦粉混凝土強度發展有何特點？
答：（1）礦粉摻量對混凝土強度發展有顯著影響，應根據設計與施工要求，通過實驗確定最佳的摻量范圍；
（2）在標養條件下，摻量30-50%礦粉混凝土3天抗壓強度約為空白混凝土的50-60%，7天時達到70-80%，28天及以后強度與空白混凝土持平并可持續增長。
 
14：養護溫度對摻礦粉混凝土強度發展有何影響？
答：（1）摻礦粉混凝土強度發展對養護溫度較敏感，溫度越低對其強度發展越不利；
（2）夏季施工對摻礦粉混凝土強度發展有利，但應注意混凝土表面保濕，確保其有充分的水化硬化環境；
（3）冬季施工由于氣溫較低，混凝土強度發展緩慢，應適當降低礦粉摻加量同時遵照國家有關冬季施工規范，采取必要保溫措施，確保其強度滿足要求。
 
15：如何理解結構物中混凝土強度與標養試塊強度的區別？
答：（1）兩種混凝土由于養護環境（溫度）不同，強度發展也完全不同；
（2）結構物中的混凝土實際處于一個溫度不斷升高的養護環境，其強度發展一般比處于標準條件下（如RH≥90%，T＝20±1oC）養護的混凝土立方試塊高。
（3）實驗證明，摻礦粉混凝土在絕熱溫升養護條件下的強度遠比標養下混凝土強度高。
 
16：什么情況下的混凝土應考慮使用大摻量礦粉？
答：（1）有嚴格溫控要求的大體積混凝土（如大型結構物基礎、地下室、隧道、等）；
（2）曝露于嚴酷環境中的抗腐蝕混凝土結構（如港工/海工混凝土結構、污水處理廠、鹽堿地區混凝土結構、等）；
（3）具有潛在堿-骨料反應破壞地區的混凝土結構；
（4）自流平（密實）混凝土。
 
17：如何預測大體積混凝土的絕熱溫升？
答：混凝土在絕熱條件下可達到的最高溫度，可參考如下簡單公式進行預測：
Tc-max＝Tc-mix + Rc × C ÷ 100
其中：
Tc-max：絕熱條件下混凝土中心最高溫度（oC）;
Tc-mix：澆筑時拌和物溫度（oC）；
Rc：混凝土絕熱溫升率（oC/100kg 膠結料）；
C：混凝土膠結料用量（kg/m3）。

例：某C50大體積混凝土，礦粉摻量60%，經測定Rc＝12.9oC/100kg 膠結料，C＝486kg/m3, Tc-mix＝19oC, 絕熱條件下混凝土中心最高溫度可估計如下：
Tc-max＝Tc-mix + Rc × C ÷ 100＝19+12.9×486÷100=81.5oC

18：多大尺寸混凝土結構的中心部位可認為處于絕熱環境中？
答：根據新加坡雙龍集團中心實驗室的試驗結果，當混凝土尺寸超過2m×2m×2m時，其中心位置的混凝土已接近絕熱溫升環境，應按絕熱條件來預測其可達到的最高溫度。此預測結果可能比實際稍高，屬保守預測。
 
19：如何才能有效地降低摻礦粉混凝土的絕熱溫升？
答：試驗表明，只有當混凝土中礦粉摻量超過50%時，才能有效地降低混凝土絕熱溫升；較典型的摻加量為60-70%（“單摻”礦粉時）。
 
20：如何評價摻礦粉混凝土的經濟性？
答：以北京地區2004年3月原材料價格為參考，C40混凝土生產為例，經簡單測算，當礦粉摻量為20-30%時，混凝土單方成本可降低5-8元；當礦粉摻量超過50%時，混凝土單方成本可降低12元以上。