普通混凝土中掺加高炉矿渣微粉的试验与探讨

张红珠

1 概述

矿渣应用目前有两种方法:1)作为混合材和水泥熟料一起粉磨，但由于矿渣易磨性差，其易磨性系数一般比水泥熟料高出5 kW/t，混合粉磨后细度还达不到水泥的平均细度，这就限制了其活性的充分发挥，故大部分掺量在 40%以下;2)采用分别磨细方法，把矿渣单独粉磨到比表面积400m2/kg上，这时的矿渣被称为“高炉矿渣微粉”，将其直接掺入混凝土中作掺合料，可使混凝土的多项性能得到改善。第 1)种方法用于水泥生产过程，而施工现场及混凝土生产过程中主要采用第 2)种方法。

随着混凝土的商品化，普通粉煤粉混凝土是目前使用最广、用量最多的，但其只是掺用粉煤粉以取代部分水泥，鉴于矿渣细粉在高性能混凝土中的成功应用，进一步探索矿渣细粉在普通粉煤粉混凝土中的掺加与应用，为此我们对矿渣细粉进行了一系列的试验。通过胶砂试验考察了磨细矿渣粉的加入对胶砂流动性的影响及不同掺量对砂浆抗压强度的影响。通过混凝土试配试验考察了磨细矿渣粉的掺入对普通混凝土工作性能及抗压强度的影响，探讨其作为混凝土掺合料在改善混凝土性能中所起的作用。

2 试验用原材料

1)高炉矿渣微粉:主要技术指标及化学成分见表 1，表 2。

表1 高炉矿渣微粉主要技术指标

表2 高炉矿渣微粉化学成分 %

2)水泥:采用普通硅酸盐水泥，主要技术指标见表 3。

表3 硅酸盐水泥主要技术指标

3)粉煤灰:Ⅱ级粉煤灰。

4)细集料:普通中砂，细度模数 2.8，级配组成见表 4。

表4 细集料级配组成

5)粗集料:普通碎石，5mm～31.5mm连续级配见表5。

表5 粗集料级配组成

6)外加剂:MNF-SP缓凝型高效减水剂(浓度40%)。

3 水泥胶砂配合比

本试验主要通过纯水泥、水泥+粉煤灰、水泥 +25%高炉矿渣微粉、水泥 +50%高炉矿渣微粉、水泥+粉煤灰+50%高炉矿渣微粉五种试验的对比考察高炉矿渣微粉的加入对胶砂的工作性能及强度的影响，其胶砂配合比见表 6。

表6 胶砂配合比

4 混凝土配合比

本试验针对常用的混凝土标号，采用了C25，C30，C35，C 40四种强度等级的混凝土，主要考察高炉矿渣微粉的加入对混凝土工作性能及抗压强度的影响，其配合比见表 7。

表7 试验用不同强度混凝土配合比

5 试验结果及分析

5.1 胶砂试验情况及分析

1)胶砂试验结果见表 8。

表8 胶砂试验结果对比

2)高炉矿渣微粉的掺入对胶砂流动度的影响。从胶砂流动度的数据可以看出:矿渣微粉掺入后，胶砂流动度有所改善，同时掺入粉煤灰和矿渣微粉则胶砂流动度增加明显。

3)高炉矿渣微粉的掺入对强度的影响。高炉矿渣微粉的掺入使胶砂早期抗压强度明显降低，降低的幅度随矿渣微粉掺入量的增加而增加，仅掺入25%的矿渣微粉3 d强度下降15%，仅掺入 50%的矿渣微粉 3 d强度下降 43%，在原有粉煤灰的情况下，3 d强度下降33%;另一方面，仅掺入矿渣微粉后期强度增长较快，但在有粉煤灰的情况下，胶砂28 d强度比不加时要低7%左右。可见有粉煤灰的情况下矿渣微粉等量取代水泥有一定困难。

5.2 混凝土试配试验情况及分析

1)混凝土试配试验结果(见表 9)。根据胶砂试验结果，矿渣微粉掺量为 25%时效果较佳，因此在混凝土中也按 25%进行。

表9 混凝土试配试验结果

2)高炉矿渣微粉的掺入对混凝土工作性能的影响。从对比试验中的坍落度和扩展度的数据看，矿渣微粉的加入对混凝土的工作性能影响不明显，试配过程中也没发现混凝土有其他异常情况。

3)高炉矿渣微粉的掺入对混凝土抗压强度的影响。从抗压强度试验数据来看，矿渣微粉掺入后混凝土早期强度有明显下降:其中 3 d抗压强度下降23%～28%，7 d抗压强度下降 7%～16%。但后期(28 d)混凝土抗压强度则基本恢复正常。因而高炉矿渣微粉对混凝土后期强度并没有不利的影响。

6 结论与推广

通过上述对比试验，对高炉矿渣微粉作为混凝土掺合料在普通混凝土中的应用进行研究和探讨，进而得出如下结论:

1)高炉矿渣微粉在粉煤粉混凝土中应用是可行的，在普通粉煤粉混凝土中加入 25%的高炉矿渣微粉对混凝土的工作性能无不良影响。2)普通粉煤粉混凝土中掺入适量矿渣微粉早期强度较低，后期强度恢复正常。可见使用此混凝土时拆模不能过早。3)由于取代了部分水泥，高炉矿渣微粉的加入能有效降低混凝土的生产成本，具有明显的经济效益和社会效益。

[1] 上海市建筑科学研究院，上海市散装水泥办公室.粒化高炉矿渣微粉在水泥混凝土中应用技术规程[Z].1999.

[2] 赵俊梅.掺磨细矿渣粉和高钙粉煤灰混凝土的研究[J].山西建筑，2009，35(1):181-182.