矿粉在混凝土中的应用
2014-03-22王海潮
王海潮
北京陆建鸿兴工程质量检测有限公司（100049）
矿粉在混凝土中的应用
王海潮
北京陆建鸿兴工程质量检测有限公司（100049）
介绍了矿粉在混凝土中的试验和应用情况，并分析了矿粉对混凝土性能的影响，说明采用矿粉取代部分水泥，可改善混凝土拌合物性能，保证中长期力学性能，提高抗渗性能。同时介绍了矿粉在混凝土应用过程中应注意的问题。
混凝土；抗压强度；矿粉；活性指数
1 试验用原材料
1）矿粉:S95级，其性能见表1。
表1 矿粉性能
2）水泥:普通42.5级，其性能见表2。
2 试验方法
表2 水泥主要物理性能
配合比设计参照JGJ 55-2000并结合经验进行；拌合物坍落度及和易性观察根据GB/T 50080-2002进行；抗压强度测定根据GB/T 50081-2002进行;耐久性测定根据JGJ 82-85进行。
3）粉煤灰:其主要性能见表3。
3 混凝土配合比及性能试验
表3 粉煤灰性能
4）砂:天然河砂，其主要性能见表4。
表4 砂的主要性能
5）碎石:5～31.5 mm连续级配碎石，其主要性能见表5。
表5 碎石的主要性能
6）外加剂:掺量为c×1.5%时，减水率为18%。
混凝土配合比(粉煤灰掺加比例固定)及部分性能试验，详见表6。
水胶比较大时（本试验中为0.60、0.52、0.42），矿粉等量取代部分水泥，随着矿粉掺量的增加,3 d、7 d强度近似线性降低；28 d、60 d强度，当掺量为30%以下时,变化不大,随着掺量的增加略有上升,至30%时最高。3 d、7 d强度与28 d、60 d强度结果比较，可见随着矿粉掺量的增加,强度增加幅度增大，即矿粉掺量对后期强度的影响逐渐变小。
基因固定才能形成新品种，其培育过程需要不断分离、筛选。两个品种杂交会产生3种杂交表现，三个品种杂交会产生9种表现。当这种几何式的组合变化与时间和生物群体数量发生联系时，筛选与分离将是一个令人望而生畏的浩大工程。以牛为例，一个杂交世代需要5年左右产生500—600头基数，它们生长至配种、产犊又要3年，如此经历5代(15年)才可能固定一个品种的优良性状。之后，还要用5年在不同地域杂交繁育至少1500头群体进行综合测试。
水胶比较小时（本试验中为0.35），矿粉掺量为0%～30%时，随着矿粉掺量的增加，7 d、28 d强度递增，掺30%时最高，但掺30%时黏性较大，因为矿粉比表面积超过400 m2/kg。在某合适掺量时，因为它的微集料效应具有一定的减水和增加流动性功能，但在高强度混凝土（低水胶比）中，掺量太大更增加了黏聚性，易造成泵送和施工困难。
表6 混凝土配合比及性能
矿粉等量取代部分水泥配制混凝土，达到相同的坍落度时，比基准混凝土的需水量低，且置换率越大，需水量越小。实际试验和应用中，为达到相同的坍落度，可调整用水量或外加剂用量。在中低强度混凝土（较大水灰比）中，随着矿粉掺量的增加，调整用水量或减水剂用量，混凝土达到相同的坍落度时，流动性增大。
为了验证掺矿粉混凝土的抗渗性能，我们采用水胶比为0.42，矿粉掺量为0和25%的配合比各成型了一组6个混凝土抗渗标准试件,标养28 d后进行抗渗试验，试验水压从0.1 MPa开始，每隔8 h增加0.1 MPa，逐级加压1.4 MPa并持压8 h后停机，此时两组试件顶面均无渗水现象，劈开后观察渗水情况，不掺矿粉的试件渗水高度在30～50 mm，矿粉掺量25%的试件渗水高度在0～10 mm。说明用矿渣微粉配制的混凝土密实性好，抗渗透能力强，适用于钢筋混凝土防水结构。
4 矿粉在混凝土中应用时应注意的问题
4.1 注意矿粉掺量
矿粉等量取代部分水泥时,随着掺量的增加，混凝土早期强度几乎线性下降，而目前各工程工期紧、施工进度快是普遍现象，两者是一对矛盾。
因此实际使用时，应根据工程进度、强度等级、结构特点、气候状况等的不同，合理地确定矿粉掺量。
4.2 注意调整混凝土的凝结时间
矿粉对混凝土的凝结时间与不掺矿粉的普通混凝土相比，具有一定缓凝效果。因此，应注意调整混凝土的凝结时间,特别是日平均温度不足10℃时，应调整混凝土配合比，降低混凝土中矿粉掺量(甚至不掺)或改变外加剂的品种来调整凝结时间。
4.3 注意混凝土的养护
矿粉、粉煤灰复掺混凝土对养护条件要求更为苛刻，应加强与施工方沟通，确保混凝土的养护条件和养护时间。只有充分的养护才能发挥掺合料的作用。
5 结论
1）矿粉取代部分水泥，能减少水化热，延缓凝结时间，改善混凝土的工作性能，提高抗渗性。
2）矿粉取代部分水泥，混凝土早期强度与掺量有关，一般呈下降趋势，但对28 d及长期强度的影响逐渐变小。30%掺量时，28 d强度最高。
3）采用矿粉可以利用工业废料，保护环境，符合国家可持续发展的战略要求，也是降低混凝土成本的一项有效措施。
