礦渣微粉用作混凝土的摻合料能改善或提高混凝土的綜合性能, 其作用機理在于礦渣微粉在混凝土中具有微集料效應、微晶核效應和火山灰效應, 而且還可以提高混凝土的抗滲性,降低水化熱防止溫升裂縫。
(1) 微集料效應
混凝土可視為連續級配的顆粒堆積體系,粗集料的間隙由細集料填充,細集料的間隙由水泥顆粒填充,而水泥顆粒之間的間隙則需要更細的顆粒來填充。 按照Aim 和Goff 模型理論,當把摻有超細礦物摻合料的水泥基材料系統看作多元系統,則在該系統中存在著一個最緊密堆積。 其值取決于超細礦物摻合料顆粒與水泥顆粒的直徑比,該比值越小, 最緊密堆積值越大。 礦渣微粉的細度比水泥顆粒細, 在取代了部分水泥以后,這些小顆粒填充在水泥顆粒間的空隙中,使膠凝材料具有更好的級配,形成了密實充填結構和細觀層次的自緊密堆積體系。 同時還能降低標準稠度下的用水量,在保持相同用水量的情況下又可增加流動度,因此改善了和易性。 填充作用的另一好處是增加了粘聚性,防止了泌水離析, 改善了可泵性。
(2) 微晶核效應
礦渣微粉的膠凝性雖然與硅酸鹽水泥相比較弱,但它為水泥水化體系起到微晶核效應的作用,加速水泥水化反應的進程并為水化產物提供了充裕的空間,改善了水泥水化產物分布的均勻性,使水泥石結構比較致密,從而使混凝土具有較好的力學性能。
(3) 火山灰效應。
混凝土中摻入礦粉,在混凝土內部的堿環境中, 礦粉吸收水泥水化時形成的Ca (OH) 2 ,且能促進水泥進一步水化生成更多有利的CSH 凝膠,使集料接口區的Ca (OH) 2 晶粒變小,改善了混凝土微觀結構,使水泥漿體的空隙率明顯下降,強化了集料接口粘結力,使混凝土的物理力學性能大大提高。
(4) 提高抗滲性
在混凝土中摻入礦渣微粉后由于替代了部分水泥而減少了受侵蝕的內因,同時當礦渣微粉均勻分散到水泥漿體中,形成了水化產物的核心。 礦渣微粉摻入混凝土中能吸收部分Ca (OH) 2 產生二次水化反應,水化產物進一步填充了結構孔隙,使結構更密實抗滲透性更好。
(5) 降低水化熱防止溫升裂縫
在水泥水化初期,放熱集中,會造成坍落度損失。 礦渣微粉加入后,由于它本身不能直接水化,只有在水泥水化的堿性條件下二次水化。 因而它能延緩水化放熱,初始坍落度保持時間可以長一些,減少了由于溫升帶來的溫度裂縫。