复合矿渣微粉试验研究

韩琦珂，孙晓林，张凯斌

(1.洛阳市金鉴工程质量检测中心有限公司，河南 洛阳 471000；2.洛阳金隅城集团有限公司，河南 洛阳 471000)

0 前 言

混凝土掺合料的种类较多，其特性也存在差异，在改善混凝土的性能方面所起的作用也有所不同，目前我国工程应用较多的混凝土掺合料有矿渣微粉、粉煤灰、石灰石粉等。将不同类型的掺合料进行有目的的复合，对掺合料在混凝土中合理有效的利用，改善混凝土性能具有现实意义。

本文以矿渣微粉为主要原料，掺加不同比例的粉煤灰、石灰石粉、钢渣微粉以及废弃混凝土中回收粗细骨料后的硬化水泥砂浆粉等不同活性的材料进行复合，采用《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046—2017)标准检测复合矿渣微粉活性指数、流动度比等主要技术指标，试验研究复合后的复合矿渣微粉的技术性能，将复合矿渣微粉与矿渣微粉用于混凝土掺合料进行比较。

1 试验材料

1.1 矿渣微粉、钢渣微粉

来自洛阳附近某生产企业，分别采用《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046—2017)和《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491—2006)的标准检测，主要技术指标见表1，矿渣微粉为S95级，钢渣微粉试验小生产。

表1 矿渣、钢渣微粉性能指标

1.2 粉煤灰

来自洛阳某电厂的风选Ⅰ级灰，采用《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596—2017)主要技术指标见表2。

表2 粉煤灰性能指标

1.3 石灰石粉

来自洛阳某生产企业，用于电厂烟气脱硫，石灰石粉主要技术指标：CaCO3含量95%，45μm筛余小于8%，比表面积520 m2/kg，密度2.69 g/cm3。

1.4 硬化水泥砂浆粉

来自废弃混凝土分离产物，从废弃混凝土中有效分离出粗细骨料后，得到的混合粉料—硬化水泥浆体粉，粒度小于0.15 mm。主要产物为石英(SiO2)、C-S-H、CaCO3等，主要化学成分：SiO2约占50%，其次为CaO(如果质粗骨料为石灰石则CaO较高)。试样粉磨20 min，采用《用于水泥和混凝土中钢渣粉》(GB/T 20491—2006)标准，用30%的硬化水泥浆体混合料粉替代硅酸盐水泥，检测试样7 d、28 d龄期活性指数和流动度比等性能指标，主要化学成分及技术性能指标见表3。

表3 硬化水泥浆体粉性能指标

1.5 水 泥

我国某企业生产的基准水泥，P·O42.5水泥，主要技术指标见表4。

表4 基准水泥性能指标

2 试验配比与结果

2.1 试验配合比

试验中，采用分别掺加10%、20%的粉煤灰、石灰石粉、钢渣粉以及废弃混凝土砂浆粉等分别替代矿渣微粉，得到需要的复合矿渣微粉，复合矿渣微粉具体配合比见表5。

表5 复合矿渣微粉配合比 %

2.2 试验结果

采用《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046—2017)标准，试验检测复合矿渣微粉的活性指数、流动度比、比表面积等主要技术性能，并与纯矿渣微粉进行分析比较，主要性能技术指标检测结果见表6。

表6 复合矿渣微粉主要性能技术指标

3 试验结果分析

1)从表6可以看出，序号1～8配合比的复合矿渣微粉活性指数较好，只有序号8配合比的活性指数(28 d)达不到S95技术要求，其他均达到S95技术要求，其中序号1、2(掺加10%)的配合比活性指数超过纯矿渣微粉(序号0)；流动度比技术指标只有序号3、7(掺加钢渣微粉)的低于纯矿渣微粉(序号0)，其他配合比均超过。试验用纯矿渣微粉质量较好，活性指数高，7 d接近S105，28 d达到S105技术要求，对复合矿渣粉活性有提升作用，如果纯矿渣微粉活性指数低一些，可能序号5～7(掺加20%)配合比的活性指数会降低，从而达不到S95技术要求。

2)从表6可以看出，不同复合材料的复合矿渣微粉，技术性能指标不同，这是由于材料的性能差异结果。

掺加10%粉煤灰复合(序号1)时，7 d、28 d活性指数均提高，流动度比更好，说明其复合效应较好；但掺量增加至20%(序号5)时，7 d、28 d活性指数降低，但流动度比增加，这与粉煤灰活性及细度有关，说明复合时掺量不能偏高。

掺加10%石灰石粉复合(序号2)时，7 d、28 d活性指数均提高，7 d活性指数略高于掺粉煤灰，这是因为石灰石粉微细颗粒可作为晶核促进C3S、C3A等熟料矿物的水化，从而提高水泥的早期强度，但掺量增加至20%(序号6)时，活性指数降低，同时烧失量也会增加。在流动度比方面，石灰石微粉具有减水作用，可改善复合粉的流动度比。

掺加10%钢渣微粉复合(序号3)时，7 d活性指数略低于纯矿渣微粉，但28 d活性指数均提高，说明其复合后期效应较好，流动度比较纯矿渣微粉略降低；掺量增加至20%(序号7)时，7 d、28 d活性指数和流动度比均降低，说明复合时掺量不能偏高。

掺加废弃混凝土砂浆粉复合(序号4、8)，龄期活性指数均降低，流动度比较纯矿渣微粉提高。这与该材料性质有关，它属于非活性掺合料，主要起微集料作用，活性与粉磨细度有关，龄期活性低且增加率小，由于石英(SiO2)含量较高，所以具有减水作用，复合时掺量不宜超过10%。

4 应用混凝土试验结果

将表4序号0～4复合矿渣微粉(掺加10%其他材料进行复合)用于预拌混凝土掺合料，混凝土强度等级C40，立方混凝土重量配合比：胶凝材料∶石子∶砂∶水∶减水剂=430∶1 070∶725∶175∶8.3，掺加量占原设计水泥量30%。试验检测混凝土施工性能(表观、坍落度、扩展度等)和7 d、28 d龄期抗压强度等见表7。

表7 试样施工性能(坍落度、扩展度及表观性能)及强度

从表7可以看出，复合矿渣掺合料配制的混凝土性能良好，龄期强度与复合后活性存在关联性。

5 结 论

在S95矿渣微粉中掺加10%的粉煤灰、石灰石粉、钢渣微粉以及硬化水泥砂浆粉等不同活性的材料进行复合，复合的矿渣微粉可以达到S95技术要求，流动度比优于纯矿渣微粉，配制的混凝土性能良好。掺加20%时，如果原矿渣微粉活性指数较高，与粉煤灰、石灰石粉、钢渣微粉复合的矿渣微粉可以达到S95技术要求，而活性较低的硬化水泥砂浆粉则不能满足活性指数的技术要求。

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