摘 要：利用磨細礦渣配制大體積混凝土和高強混凝土。研究了礦渣細度和摻量對水泥砂漿流動度及強度的影響，以及利用磨細礦渣配制大體積混凝土和高強混凝土時礦渣的最佳摻量。
關鍵詞：磨細礦渣 細度 摻量 大體積混凝土 高強混凝土
中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2006）2-0084-02
一、試驗研究
1．原材料
原材料包括PO52.5 水泥（其物理力學性能見表1）、本地河砂（II 區中砂）、級配碎石（5～25mm）、飲用水、FDN高效減水劑和商品磨細礦渣（比表面積分別為400m2/kg、550m2/kg、600m2/kg 和750m2/kg，礦渣化學成分見表2）。
2．試驗方法
水泥砂漿、水泥混凝土試件在標準條件下養護24h 后拆模，養護至規定齡期，檢測試件強度；水泥砂漿強度試驗按《水泥膠砂強度檢測方法（ISO 法）》（GB/T 17671-1999）進行；水泥砂漿流動度試驗、混凝土強度試驗按《公路工程水泥混凝土試驗規程》（JTJ 053－94）進行。
二、試驗結果
1．磨細礦渣對水泥砂漿性能的影響
（1）礦渣對水泥砂漿流動度的影響
不同細度的礦渣分別取代水泥，測定其水泥砂漿的流動度，試驗結果見表3。編號3-1 為未摻礦渣的對照組，編號3-2~3-5 為用不同細度的礦渣等量取代30％的水泥的試驗組。
由表3 試驗結果可知，磨細礦渣的摻入提高了砂漿的流動度，但不同礦渣細度對砂漿流動度的影響不大。
（2）礦渣對水泥砂漿強度的影響
將比表面積為550m2/kg 和600m2/kg 的磨細礦渣分別按30％、40％、50％、60％四個摻量等量取代水泥，按標準方法成型砂漿試件，經標準養護，測定其3 天、7 天、28 天抗壓抗折強度，試驗結果見表4。
由表4 試驗結果可知，摻入30％～60％的礦渣后，3d 抗折抗壓強度較不摻礦渣的基準樣強度低，7d 強度基本持平，28d 強度全面超過基準樣；而相同礦渣摻量，比表面積由550m2/kg 增加到600m2/kg 時，砂漿的抗折抗壓強度都有所提高。
2．磨細礦渣對混凝土性能的影響
（1）采用磨細礦渣配制高強混凝土
采用比表面積為750m2/kg 的磨細礦渣，配制坍落度大于180mm，強度等級大于C60 的高強混凝土，不同礦渣摻量及配合比配制的大體積混凝土的試驗結果見表5。由表6 的試驗結果可知，摻入礦渣后，混凝土和易性明顯改善，混凝土早期強度、后期強度均超過基準樣，28d 強度隨礦渣摻量的增加而增加，考慮早期強度，礦渣最佳摻量為40％～50％。采用礦渣可以配制出強度皆滿足要求的C60～C80 高強混凝土。
（2）采用磨細礦渣配制大體積混凝土
采用比表面積為550m2/kg 的磨細礦渣取代部分水泥，配制坍落度大于180mm 的泵送大體積混凝土，不同礦渣摻量及配合比配制的大體積混凝土的試驗結果見表6。由表6 試驗結果可知，摻加礦渣后，混凝土坍落度值增加，7d、28d、90d 強度超過基準樣。隨著礦渣摻量的增加，強度呈先增加后降低的趨勢，礦渣最佳摻量為40～50％。
注：配合比——水：膠凝材料：砂：碎石
磨細礦渣配制高強混凝土和大體積混凝土，混凝土坍落度隨礦渣的摻入增加，這是因為混凝土為連續級配的顆粒堆積體系，粗骨料間隙由細集料填充，細集料由水泥顆粒填充，水泥顆粒之間的間隙由更細的顆粒填充。磨細礦渣當其比表面積大于500m2/kg 時，小于30um 的顆粒含量達一般可達80％以上，小于10um 的顆粒含量也超過30％，細度較水泥小，因而可起到填充水泥間隙的微集料作用，使混凝土形成自密堆積體系，從而改善其和易性，降低單位體積用水量。混凝土強度增加則是因為混凝土的漿體與集料界面是其破壞的薄弱界面，摻入磨細礦渣后，能有效地減少CH 晶體在界面區的富集，改善集料與水泥漿體的界面薄弱區，隨著礦渣微粉細度的增加，其改善效果更為明顯。此外，磨細礦渣中小于10um 的顆粒在混凝土中起微晶核作用，改善了水化產物在空間的分布，使之分布更均勻，混凝土更加密實。所有這些都有利于混凝土強度的提高。至于摻加礦渣后早期強度降低是因為礦渣在早期（3 天）基本不參與水化，只作為微集料起填充作用。到中后期（28 天左右），礦渣才發揮火山灰效應，改善集料與水泥漿體的薄弱界面，使礦渣水泥砂漿強度達到或超過基準試件的強度。
三、結論
（1）礦渣的摻入對砂漿的流動度有很大的改善作用，但其細度對流動度其影響不大，而隨著礦渣細度的增加，砂漿強度有所提高。
（2）摻入磨細礦渣使大體積混凝土、高強混凝土和易性大大改善，泌水減少，工作性提高。
（3）摻入磨細礦渣（比表面積大于550m2/kg）使得大體積混凝土、高強混凝土早期強度、后期強度都得到提高，礦渣最佳摻量為40～50％。
（4）摻入磨細礦渣后，混凝土更加密實，水化產物分布更加均勻，同時減少CH 晶體在界面區的富集，改善了集料與水泥漿體的界面薄弱區，因而和易性、強度都得到提高。
參考文獻
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