礦渣粉對(duì)混凝土性能影響研究

姜大偉

遼寧省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證中心（遼寧省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院） 遼寧沈陽(yáng) 110000

礦渣是鋼鐵廠冶煉生鐵時(shí)產(chǎn)生的廢渣經(jīng)過(guò)干燥、粉磨達(dá)到一定細(xì)度的粉體材料。礦渣粉具有水硬性和活性，是水泥混凝土常用的摻合料之一。少量或等量取代水泥，可降低混凝土成本，能顯著提高混凝土的工作性能，改善混凝土耐久性，在混凝土應(yīng)用中發(fā)揮非常重要的作用。本文詳細(xì)研究了礦渣粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度帶來(lái)的影響，具體如下。

1 原材料

礦渣粉的主要成分是二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂等。GB/T18046-2017《用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉》中礦渣粉分為S75、S95、S105三個(gè)等級(jí)。由于礦渣粉S95應(yīng)用最廣泛，所以本文選用S95礦渣粉。礦渣粉粉磨到一定細(xì)度，才能充分水化，原則上細(xì)度越小、比表面積越大，活性越好，但考慮到細(xì)度越細(xì)粉磨困難，成本增加。綜合考慮，本文選用礦渣粉比表面積420m2/kg[1]。

水泥選用普通硅酸鹽水泥P·O42.5、普通硅酸鹽水泥比表面積350 m2/kg。

砂子：選用中砂，測(cè)定密度2620kg/m3,細(xì)度模數(shù)2.3；

石子：選用碎石，測(cè)定密度2740kg/m3。

化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 礦渣粉和水泥化學(xué)成分

2 試驗(yàn)結(jié)果

將礦渣粉按照不同摻量替代混凝土中的普通硅酸鹽水泥，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同摻量礦渣粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

3 結(jié)果分析

3.1 對(duì)坍落度的影響

礦渣粉摻量大于40%時(shí)，塌落度大于不摻礦渣粉的基準(zhǔn)混凝土，小于40%時(shí)，有高有低，影響規(guī)律性不強(qiáng)[2]。

3.2 對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

將表2礦渣粉對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響整理成圖1，從圖1可以看出礦渣粉對(duì)混凝土強(qiáng)度影響較大，摻加礦渣粉以后，7d強(qiáng)度全部低于基準(zhǔn)混凝土7d強(qiáng)度值，隨著礦渣粉摻量的增加，7d抗壓強(qiáng)度逐漸降低。礦渣粉摻量小于50%，礦渣粉強(qiáng)度大于基準(zhǔn)混凝土28d強(qiáng)度值，礦渣摻量超過(guò)50%以后，礦渣粉強(qiáng)度小于基準(zhǔn)混凝土28d強(qiáng)度值。

3.3 對(duì)抗壓強(qiáng)度影響分析

影響混凝土抗壓強(qiáng)度的因素有三個(gè)，一是普通硅酸鹽水泥本身的強(qiáng)度，二是水泥與砂石骨料的粘結(jié)強(qiáng)度，三是配合比集料性能。其中影響最大的水泥砂漿與砂石骨料的粘結(jié)強(qiáng)度大小。水泥的水化產(chǎn)物是Ca(OH)2和CSH凝膠。礦渣粉磨后，玻璃體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使其活性被激發(fā)出來(lái)，產(chǎn)生火山灰性效應(yīng)和微小集料效應(yīng)。火山灰性效應(yīng)，能夠改變骨料粘結(jié)強(qiáng)度?；炷林袚饺氲V渣粉后，在堿性環(huán)境下，遇水形成Ca(OH)2，能促使水泥進(jìn)一步水化形成更多的CSH凝膠，改善了混凝土微觀結(jié)構(gòu)，是漿體之間的空隙率下降，強(qiáng)化接口粘結(jié)力，使混凝土28d抗壓強(qiáng)度得到提高。微小集料效應(yīng)，在混凝土中形成自密實(shí)結(jié)構(gòu)，礦渣粉的比表面積比水泥大得多，它的加入填充了水泥之間的顆粒間隙，改變了普通硅酸鹽水泥的顆粒級(jí)配，使混凝土形成微觀的自密實(shí)體系，從而提高后期強(qiáng)度[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，礦渣粉的摻量對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響很大。礦渣粉摻量從10%增加到70%，混凝土的7d抗壓強(qiáng)度可降低16.8MPa，28d強(qiáng)度可改變5.7MPa。礦渣粉應(yīng)用于混凝土中，可以在大幅度降低水泥用量的同時(shí)保證混凝土的質(zhì)量，對(duì)混凝土的發(fā)展起到積極作用。根據(jù)礦渣粉摻量對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律，以及考慮礦渣粉成本等因素，可以控制礦渣粉摻量在40%-50%，這樣既可以獲得較高的混凝土強(qiáng)度，又可以對(duì)成本有效的控制。隨著礦渣粉研究和應(yīng)用不斷深入，可以進(jìn)一步改善混凝土質(zhì)量，降低混凝土成本，改善環(huán)境，節(jié)約能源。