矿物掺合料混凝土在水利工程项目施工中的应用研究

崔行

【摘要】分析了矿物掺合料应用研究现状，探讨了混凝土中矿物掺合料的种类和作用效应。在水利工程建设中，掺加不同的矿物掺合料可以改善混凝土各方面的性能。由于矿物掺合料的种类较多，如粉煤灰、矿渣、硅灰等，在这些矿物掺合料中，选择最好的掺合料改善混凝土的性能，这对提高整个工程质量至关重要。

【关键词】水利工程；矿物掺合料；混凝土

1、前言

由于高性能混凝土能够为特殊建设工程和大型混凝土工程提供结构材料上的保障，因此在世界范围内其利用率不断提高。高性能混凝土大幅度提高了混凝土的耐久性及性能，预示着混凝土向高科技材料迈进了一大步，代表着混凝土的发展方向。高性能混凝土耐久性的设计涉及到适当组分的选择及组分间的配比，使制备的材料具有细孔结构、孔隙率极低，能有效防止有害物质（如氯和硫酸根离子，二氧化碳，水和氧气）的渗透的特征，并以此增强混凝土的耐久性，延长这种人造材料的生命周期。

2、水利工程施工中矿物掺合料混凝土的应用

2.1对混凝土工作性能的影响

混凝土的工作性能是衡量混凝土可用性的一个重要指标。特别是在水利工程建设中，混凝土的工作性能是高性能混凝土的主要技术要求之一。在矿物掺合料对混凝土性能的试验研究中，三种矿物掺合料，即粉煤灰、矿渣粉和硅灰，是最常用的矿物掺合料。在实验中，假定减水剂的用量及其对混凝土坍落度的影响是线性的，设定一个系数 K，用于描述矿物掺合料对混凝土工作性能的影响：K= 坍落度 / 外加剂的掺量。由试验过程可知（限于篇幅试验过程省略），三种掺合料分别加入时，K值将随着粉煤灰掺量的增加而提高，能对混凝土性能的外加剂的掺入提高程度的增加起到了积极的作用，能改善改善度；提高矿渣对混凝土性能的影响相对较弱，当掺杂量为25%时，改善效果最为明显，但添加量的不断增加，对提高混凝土性能不明显，当掺杂量增加到35%，基本上没有表现出改善效果；三种矿物掺合料，提高效果硅粉对混凝土工作性能的影响最差，而有害影响也随之产生，随着硅粉掺量的增加，混凝土的工作性能变差。可见，粉煤灰对混凝土性能的影响是最好的。

2.2对混凝土力学性能的影响

由试验过程可知（限于篇幅试验过程省略），掺粉煤灰混凝土前90d强度随着掺量的增加而下降。120 d后，混凝土强度呈现超过基准强度的趋势，这与业内专家学者的研究成果是一致的。这说明粉煤灰会使混凝土的早期强度降低，但后期强度会提高，掺入矿渣混凝土前14天强度下降，随着矿渣掺量的增加而降低，在14 d时回弹强度超过基准混凝土强度。强度随矿渣掺入量的增加而增加；硅灰、高强混凝土强度随着许多基准的增加、硅粉掺量的增加、混凝土强度的提高而增大。由于水利工程对混凝土结构早期强度要求不高，后期强度要求较高，为了提高混凝土的强度，应增加适量的粉煤灰。

3、矿物掺合料混凝土应用中存在的问题

3.1矿物掺合料的应用缺乏科学性

矿物掺合料可以让普通混凝土实现耐久、耐磨、抗酸碱、高强等目的，但是实际使用中还存在很多问题，掺合料的使用缺乏理论和技术科学指导，仍然难以真正达到改善混凝土质量的目的。由于矿物掺合料品质和种类不同，因此特性各异，给实际应用中带来了一定的难度。目前矿物掺合料可以分为火山灰质、有潜在水硬性的、其他（能与水泥某些组分发生反应的）三类，因此在应用中需要将混凝土需求和矿物特质相结合，有区别的对待。

3.2矿物掺合料与现代混凝土发展不相适应

随着矿物掺合料的研究不断的深入，已经开始凸显出普通矿物掺合料的缺陷，以粉煤灰和矿渣硅灰为例。粉煤灰存在水化初期活性低，相应的混凝土早期强度低，导致混凝土易碳化，在冻融的环境下，混凝土表层容易脱落；矿渣粉容易使新拌混凝土泌水，同时混凝土的收缩增大，使建筑物存在开裂风险。同时，现代混凝土的发展中还存在很多问题没能解决，如混凝土早强（低温或常温条件下）、混凝土耐久性提升与保持（特殊或严酷条件时）、混凝土（复杂胶凝体系且低水胶比条件下）黏度调节。要将现代混凝土发展中遇到的问题解决，关键是对胶凝材料体系进行改善，实现矿物掺合料的功能化、高性能的重要举措。

3.3矿物掺合料制备技术和装备的不足

我国对超细矿物掺合料的制备已经做了一些尝试和研究，但是从所报道的研究成果来看，所使用的制备技术和装备多是针对单一矿物掺合料的装备，而且能耗大、成本高，未见能够同时制备多种超细矿物掺合料的装备的报道。由于矿物掺合料的种类、品种较多，使用矿物掺合料时要结合当地情况和资源状况有针对性地选择使用当地的矿物掺合料，然而装备的多样性不利于矿物掺合料的制备和应用，这也与现代混凝土发展高性能、多功能、精细化的混凝土掺合料方向不相适应，这就要求生产矿物掺合料的企业在裝备和制备技术上做出改进和革新，才能制备出适合混凝土发展需要的高性能混凝土掺合料。

4、结束语

总之，混凝土是建筑业最重要的原材料之一。衍生的混凝土矿物掺和料在建筑业中占有重要地位。矿物掺合料技术的发展越来越受到人们的重视。随着混凝土复合矿物掺合料技术的发展，由于对混凝土矿物复合外加剂的需求日益增加，今后的生产将不可避免地走向专业化和产业化。

参考文献：

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[2] 刘家明.混凝土矿物掺合料技术发展趋势探讨[J].应用研究，2017（07）

[3]王喆王栋民.不同复合矿物掺合料对混凝土长期性能的影响差异[J].硅酸盐通报， 2015（08）