粉煤灰矿渣双掺混凝土在工程中应用的可行性分析

摘要：本文基于不同掺量的粉煤灰、矿渣混凝土试件的耐久性综合指标，进行了双掺混凝土在工程中应用的可行性分析。分析结果表明当粉煤灰和矿渣掺量适当时，可以取得较好的耐久性指标；粉煤灰、矿渣双掺超细矿物掺合料在混凝土中的应用具有显著的技术效益、经济效益和社会效益。

关键词：粉煤灰；矿渣；双掺混凝土；耐久性；工程应用；可行性分析

中图分类号：TV331文献标识码： A

Abstract: in this paper, the durability of slag concrete with different amount of fly ash, the specimen based on the feasibility analysis of comprehensive index, the double mixture concrete application in engineering.

Keywords: fly ash; slag; double mixture concrete; durability; engineering application; feasibility analysis

中图分类号：U454文献标识码：A

1. 粉煤灰、矿渣双掺混凝土耐久性综合分析

为了得到试验因素粉煤灰，矿渣对混凝土耐久性能的影响，把粉煤灰及磨细矿渣作为试验的两个因素。参照有关文献的研究成果，粉煤灰及矿渣的胶凝材料掺量控制在60%的范围内。粉煤灰的水平为：0%、10%、20%、30%，磨细矿渣的水平为0%、10%、20%、30%。试验选择两因素四水平的设计方法，采用正交表L24，只需要设计八种混凝土的配合比设计，混凝土两种因素不同水平的设计见表1.1，研究涉及的混凝土具体配比见表1.2。

表1.1两因素四水平正交表

表1.2混凝土配合比设计方案

耐久性指标有抗冻性、抗碳化及抗氯离子侵蚀能力。抗碳化以28天混凝土的碳化深度为依据；抗氯离子侵蚀的判定标准为混凝土在60伏直流电压下6小时的通电量；抗冻性以在氯盐介质条件下混凝土养护60冻融循环150次的质量损失率为准，抗碳化以养护60天碳化28天深度为准。各项指标如表1.3所示[1]。

表1.3双掺混凝土性能综合指标

凝土的影响的极差为4.2大于矿渣掺量对混凝土的影响。也就是说，粉煤灰的掺量对于粉煤灰、矿渣双掺混凝土的抗冻性能影响较大，当使用环境的抗冻性要求较高时，粉煤灰、矿渣双掺混凝土中粉煤灰的掺量应适当地减少，试验结果显示其掺量在20%时为最佳掺量。

(2) 在氯离子侵蚀与碳化方面，矿渣掺量对混凝土的影响极差较大。但是从碳化及氯离子渗透系数的实验中可以看出：当掺合料总量控制在60%以内时，粉煤灰、矿渣双掺混凝土的抗碳化性能及抗渗性能都较好。

(3) 由表6.1数据分析得出A3B3，即粉煤灰、矿渣掺量各以20%等量替代水泥时，综合评定其抗冻性、抗碳化及抗氯离子渗透的性能都比较好。

2. 粉煤灰、矿渣综合利用的社会效益

据2002年统计，我国每年排出的高炉矿渣就有4091万t，今年我国水淬矿渣的年排放量以达到8000万t，预计到2000，2010年达8000～1.1亿t/n，如能将它们全部利用起来，无疑为建材行业提供了一种丰富的、可利用的资源。同时，对于改善环境、减少二次污染亦具有重要意义。这方面的资源利用将大大减少了占地和环境污染，节约了能源，降低了成本，产生了较好的经济效益和社会效益。东北地区具有丰富的矿渣资源，拥有我国目前最大的钢铁渣处理厂家鞍钢矿渣开发有限公司，其占地广阔，渣量储存丰富，每年可加工400多万吨矿渣。还包括大连钢铁集团、抚顺特钢，虽然他们在矿渣处理方式上以填海铺路为主，没有形成像鞍钢的深加工的模式，但具有很大的潜在市场，随着矿渣资源的有效利用，必然会带动相关产业的发展[1]。

3. 粉煤灰、矿渣综合利用的经济效益

海岸海洋工程中，普通混凝土结构寿命或需要进行结构维修加固的周期都在30年以内，有些港口结构甚至使用不到10年其混凝土就出现了顺筋破坏的裂缝，需要及时的维修，破坏严重的可能需要进行重建，其费用的浪费是相当惊人的。还有受除冰盐影响的普通混凝土桥梁，则由于冻融、氯离子渗入引起钢筋锈蚀，桥梁老化速度非常快，建成后10～20年就需要维修的情况非常普遍。粉煤灰、矿渣双掺混凝土在耐久性方面明显优于普通混凝土，其抗氯离子侵蚀的性能是普通混凝土数倍，如在港口及有氯离子存在的环境下应用粉煤灰、矿渣双掺混凝土其所带来的经济效益是无法用数字来估计的。并且，粉煤灰、矿渣等量替代水泥，其单价低于水泥的价格，这样可以降低混凝土的成本。

市售42.5R普通硅酸盐水泥价格为450元/t、磨细矿渣为260元/t，粉煤灰为80元/t，高效减水剂为4500元/t。如采用本文设计的A3B3混凝土配合比设计，则1立方混凝土将节省费用为：

由计算得每1立方粉煤灰、矿渣双掺混凝土比普通混凝土的成本节省了33.9元。

4. 结论

粉煤灰矿渣矿物掺合料掺入混凝土之中，不仅可以发挥它们的火山灰效应和填充密实效应，有效改善混凝土的抗渗性、抗冻性、抗氯离子渗透性、抗化学腐蚀性及抑制碱一骨料反应等多方面耐久性能，而且还可以利用大量的工业废渣、变废为宝、减少环境估污染。并且其经济效益更是无法计的。可以说，粉煤灰、矿渣双掺超细矿物掺合料在混凝土中的应用具有显著的技术效益、经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 邢占东. 氯离子环境下的双掺混凝土耐久性研究. 大连理工大学：硕士论文，2006.

[2] 王美英，魏守清.简述粉煤灰的综合利用.内蒙古科技与经济，2005（8）.