掺矿粉混凝土配制技术研究 [复制链接]

掺矿粉混凝土配制技术研究úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
摘要 [参考文献] [1]《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046-2000)。 [2]《粒化高炉矿渣粉在水泥混凝土中应用技术规程》(DG/TJ08501-1999)。 [3]《混凝土矿物掺合料应用技术规程》(DBJ/T01-64-2002)。 [4]《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中国建筑工业出版社,2004 [5]近代混凝土技术[M].陕西:科学技术出版社,1998 [作者简介]邵晓俊,1979年出生,男,浙江省金华市,助理工程师,本科, 余姚明峰建材有限公司试验室主任,质量工程师,硅酸盐工艺专业。 [单位地址]浙江省余姚市低塘镇郑巷 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
掺矿粉混凝土配制技术研究 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
邵晓俊 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
(余姚市明峰建材有限公司, 余姚 315490) úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[摘要] 本文介绍了掺矿粉混凝土的配制技术,重点研究了掺加矿粉对混凝土工作性和力学性能的影响,确定了在混凝土中掺加矿粉合理可行的配制方法、适宜掺量以及注意事项;建议在实际应用中采取矿粉和粉煤灰复掺的方式以充分发挥二者之间的”优势互补效应”,配制性能更为优异同时成本更为经济的混凝土,并针对矿粉和粉煤灰复掺确定了二者之间适宜的水泥取代率和复配比例。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[关键词] 矿粉; 混凝土; 配比 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
Mixing technology of mineral powder in concrete úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
SHAO Xiaojun úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
Abstract: Mineral powder in concrete shas good workability and mechanicability,it introduced the mixing technology in the paper, including method, dosage and attentons, In practical application, mincral powder mixed with fly-ash can give better effects ad lower ** with the appropriate cement substitute ratio and mixture tratio. úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
Key words: mineral powder; concrete; mixing úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
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随着混凝土向着高强度、高性能方向发展，除了在混凝土中掺入高效减水剂、磨细粉煤灰，提高水泥用量和强度等级外，掺超细矿粉是提高砼强度和性能的又一个有效途径。优质的活性矿渣微粉具有很好的胶凝作用，能促进砼强度的发展，减少水泥用量，降低砼水化热，并可减少砼拌合物用水量，增加流动度，抑制碱骨料反应等作用。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
矿渣是炼铁过程中排出的工业废料，每炼一吨约有0.3吨的矿渣,其主要化学成分是SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。经水淬急冷后的矿渣，其中玻璃体含量多，结构处在高能量状态不稳定，潜在活性大，但须经磨细才能使其潜在活性发挥出来。当超细矿渣比表面积大于4660cm2/g时，在混凝土中1kg矿渣对28 d龄期强度的作用将超过1kg水泥作用。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
掺入超细矿渣能较好地提高混凝土的强度，其机理是矿渣在二次水化反应中吸收大量的CH晶体，使混凝土是尤其是在界面区的CH晶粒变小变少，由于CH被大量吸收掉，从而促进了C3S、C2S的水化反应速度，改善了砼的微结构，提高了水泥石与骨料界面粘结强度及改善了水泥浆体的孔结构，从而提高了砼的密实性。使掺超细矿渣混凝土的早期强度少受或不受影响，而后期强度因超细矿渣不断水化使强度增长较多，超细矿渣取代水泥量越大，则混凝土后期强度增长率也越大。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
一、 矿渣微粉对混凝土性能的影响： úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
选择的矿渣微粉其物——力性能如下： úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
1、化学成分： úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MnO TiO2 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
33.11 15.07 0.79 38.79 7.23 0.78 0.71 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
33.33 15.14 2.73 39.43 9.01 2.25 1.26 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
2、物理性能： úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
密度（g/cm3）：2.9 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
比表面积（m2/kg）：420 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
活性指数（%）：7天96、28天129 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
流动度比：104 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（一）、矿渣微粉掺合料对水泥流动度和凝结时间的影响： úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
本试验用明峰42.5级普通水泥，分别掺二级粉煤灰和矿渣微粉作掺合料等量取代水泥，配成的胶凝材料，用萘系SP8高效减水剂，掺量为胶结材的1.8%（液体），进行流动度测定，见表面1所示，编号101，无掺合料的全部明峰水泥净浆，流动度为170mm，编号102用15%粉煤灰等量取代水泥，流动度为170mm，与编号101相同。编号103和104，分别用15%和30%矿渣微粉先进量取代水泥，其流动度分别为220mm和265mm，同样用明峰水泥作了对比试验，编号105无矿粉掺合料与编号106掺30%取代水泥，前者流动度240mm，后者280mm。上述试验阐明同样的外加剂掺量和水用量，掺入矿粉掺合料后，流动度明显增大，则右可大大改善砼施工性和物理力学性能。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
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矿粉掺合料对水泥流动度影响 表1 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
编号 水泥（g） 矿渣微粉（g） 粉煤灰（g） 减水剂（g） 水 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（g） 流动度（mm） úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
101 明峰42.5级 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
300 / / 5.4 84 170 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
102 明峰42.5级 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
255 / 45 5.4 84 170 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
103 明峰42.5级 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
255 45 / 5.4 84 220 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
104 明峰42.5级 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
210 90 / 5.4 84 265 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
105 明峰42.5级 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
300 / / 5.4 84 240 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
106 明峰42.5级 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
210 90 / 5.4 84 280 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
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矿渣微粉对水泥凝结时间的影响 表2 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
编号 明峰42.5级水泥（g） 矿渣微粉（g） 粉煤灰（g） 减水剂（g） 水 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（g） 初凝 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
(hin) 终凝 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
(hin) úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
201 500 / / / 128 2:10 2:50 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
202 500 / / SP8 9.0 105 4:30 5:30 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
203 425 / 75 SP8 9.0 113 5:25 6:20 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
204 350 150 / SP8 9.0 97 6:05 6:55 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
矿粉微粉掺合料还能明显延缓水泥凝结时间，见表2所示，编号201为无掺合料的水泥净浆，初凝时间2：10分，终凝时间2：50分，编号202和203，分别掺高效减水剂和粉煤灰，也均能延长水泥凝结时间，而掺入30%矿渣微粉（取代等量水泥）的编号204，初凝时间延长到6：05分，终凝时间达6：55。适当延长水泥凝结时间，对大体积砼非常有利，可防止水化热集中释放，降低水化热的作用，特别是高强混凝土，通常使用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且水泥用量大，水化放热速度快，当混凝土内外温差超过300C时，混凝土有开裂的危险，掺入超细矿渣对控制混凝土温升有显著作用。当掺入30%~40%、比表面积为450~600m2/kg的超细矿渣时，水化热可降低40~70kJ/kg。对长距离运输的泵送砼也非常有利，可减少塌落度损失。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（二）、矿渣微粉掺合料对提高砼性能作用： úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
矿渣微粉掺合料适用于配制中高等级泵送砼，即适用于42.5级水泥配制的砼中，一般工程C35~C40等级砼用的相当多，用矿渣微粉等量取代部分42.5级水泥，即能降低成本，又能显著改善砼性能。见表3所示： úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
不同掺量的超细矿渣对砼的性能影响 表3 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
编号 42.5级 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
P.O 中砂 碎石 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
(5~31.5mm) 矿渣微粉 粉煤灰 SP8 水胶比 坍落度 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
mm 砼抗压强度(MPa) úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
3d 7d 28d úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
1 400 693 1059 \ 60 6.0 0.39 150 27.4 41.9 54.2 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
2 320 691 1074 80 60 6.0 0.38 170 28.0 43.4 55.6 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
3 280 695 1081 120 60 6.0 0.375 165 26.8 45.8 56.3 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
4 200 693 1079 200 60 6.0 0.37 170 27.2 43.8 58.1 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
注：水泥为明峰水泥厂42.5级P.O。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
表中采用相同原材料而不同掺量的矿渣微粉进行了试配,其结果：矿渣微粉掺量为20%、30%、50%的混凝土28天抗压强度分别为55.6 Mpa、56.3 Mpa、58.1 Mpa，占不掺矿粉砼强度的103%、104%和107%。而28d以后对强度的贡献则更大些。随着矿粉掺入及掺量的递增，水胶比降低，而坍落度增大，即能提高砼密实性，又能改善砼性能。但从早期强度考虑取代水泥量宜在20%~30%。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
二、矿渣微粉掺合料配制高强、高性能混凝土。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
高性能泵送砼特点：具有高强度、高工作性和高耐久性，它不仅可减小结构断面，减轻建筑物自重，并能提高砼抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性能。高性能砼拌合物应具有大流动性、可泵性、坍落度经时损失小，在砼硬化过程中，水化热低、硬化后结构致密、强度高，而低水胶比是砼达到高性能的必要条件之一，从而产生较低的孔结构和渗透性，才能提高砼的密实性，增大砼强度和耐久性。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
为了满足高性能混凝土泵送需要，砼必须具有较大流动度，为解决低水胶比和大流动度这对矛盾，除必须掺入与水泥相容性好的优质高效减水泥剂外，掺活性矿渣微粉（选择的矿渣微粉其物——化性能如表4）也是十分重要的组成材料之一。在较低水灰比条件下即能配制密实性良好的高强度、高性能的混凝土，如表5所示,四种外加剂和矿渣微粉同时掺用，28天混凝土抗压强度都较高，其中编号1和编号2坍落度分别达190mm和200 mm，水胶比都为0.28，28天抗压强度都超过80 Mpa，外加剂F-SP8、JA2和矿渣微粉双掺使用更为理想。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
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矿渣微粉物——化性能 表4 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
编号 比重 比表面积 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
(cm2/g) SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 MnO CaO MgO K2O Na2O úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
1 2.90 4650 32.52 13.63 0.29 1.48 1.72 38.32 10.49 0.56 0.36 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
2 2.91 34.32 15.06 0.54 1.76 39.57 5.95 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
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不同外加剂对掺超细矿渣砼性能影响 表5 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
编号 水泥 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
Kg/m3 掺合料 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
Kg/m3 中砂 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
Kg/m3 碎石 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
Kg/m3 外加剂 水 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
Kg/m3 坍落度 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（mm） 砼抗压强度（MPa） úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
3d 7d 28d úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
1 435 145 653 1010 F-SP8 165 190 59.2 71.7 80.3 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
2 435 145 655 1018 JA2 160 200 52.5 69.4 80.8 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
3 435 145 635 987 ZK-904A 180 150 49.1 58.0 78.2 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
4 435 145 635 987 JRC-2DHB 180 140 38.3 54.2 72.5 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
注：水泥为明峰42.5级P.O，矿粉掺总胶量的25%，外加剂（粉体）掺总胶量的1.0%。碎石为5～25mm的连续级配，黄砂细度模数2.8。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
砼物—力性能 表6 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
编号 立方抗压强度（MPa） 轴心抗压强度（MPa） 抗折强度（MPa） 劈裂抗拉强度（MPa） 弹性模量（MPa×104） 抗渗 抗冻±20OC25次循环 碳化 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
3d 7d 28d 60d úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
1 49.2 60.2 82.4 90.3 70.3 9.2 6.6 4.01 >P8 重量损失:0,强度损失:12% 0 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
对表5中编号1的配比重新试配并检测物—力性能试验，表3所示,60天抗压强度比28天抗压强度增长10%，28天以后强度增长较高，轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、弹性模量等性能都较高，耐久性也较好。矿渣微粉对这些性能起着重要的作用，是配制高强度、高性能混凝土的重要掺合物。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
不同品种掺合料与混凝土性能也有所不同,如表7-1和7-2所示,在砼坍落度相似情况下，编号1-1和2-1水胶比小，强度高、砼空重大，满足高性砼的要求。而编号1-2和2-2掺二级粉煤灰粉,各种性 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
不同品种掺合料与砼性能关系 表7-1 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
编号 胶结料用量（kg/m3） 水胶比 坍落度 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（mm） úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
抗压强度（MPa） 劈裂抗拉 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
MPa 弹性模量 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
MPa×104 容积 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
kg/m3 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
水泥 掺合料 3d 7d 28d úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
1-1 435 145 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（矿渣微粉） 0.29 190 49.2 61.2 82.4 6.6 4.01 2450 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
1-2 448 112 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（粉煤灰） 0.36 200 38.0 55.1 62.5 3.63 3.49 2378 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
表7-2 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
编号 胶结料用量（kg/m3） 水胶比 坍落度 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（mm） 抗压强度（MPa） 容积 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
3d 7d 28d úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
水泥 掺合料 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
2-1 435 145 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（矿渣微粉） 0.37 190 39.4 61.2 78.5 2450 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
2-2 493 112 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
（粉煤灰） 0.41 190 38.0 54.7 66.7 2378 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
注:粉煤灰为二级粉煤灰,外加剂为F-SP8,其它原材料与表5相同。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
能均比前者差，从而说明选用的掺合料必须具有较大反应活性。矿渣微粉作为掺合料在混凝土中使用，具有较高反应活性、火山灰效应和微集料效应，与水泥组成二元复合胶凝材料，能提高水泥石与骨料界面粘结强度及改善水泥浆体的孔结构，在同时掺入高效减水剂后，在较低水胶比条件下，能制得密实性较大的高强、高性能混凝土。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
结论： úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
在配制泵送砼和高性砼中，矿渣微粉是一种很好的辅助胶凝材料。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
1、 矿渣微粉可等量取代水泥，大大节约水泥用量，降低水化热，减少温度应力而造成的砼裂缝。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
2、 由于矿粉需水量低，可降低砼水胶比，增加砼的流动性，易泵送，改善砼和易性，提高新拌砼内聚性，改善水泥浆体的微观结构，增大砼密实性，从而提高砼强度和耐久性。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
3、 由于矿渣微粉等量取代水泥，砼早期强度对应28天强度较低，矿渣微粉掺量以20~30%等量取代水泥较适宜。在浇筑砼时，应加强湿润养护，冬季施工应尽量采取保温措施。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
4、 特别适合于高强、高流动性、大体积等混凝土的使用。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[参考文献] úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[1]《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046-2000)。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[2]《粒化高炉矿渣粉在水泥混凝土中应用技术规程》(DG/TJ08501-1999)。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[3]《混凝土矿物掺合料应用技术规程》(DBJ/T01-64-2002)。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[4]《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中国建筑工业出版社,2004 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[5]近代混凝土技术[M].陕西:科学技术出版社,1998 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[作者简介]邵晓俊,1979年出生,男,浙江省金华市,助理工程师,本科, 余姚明峰建材有限公司试验室主任,质量工程师,硅酸盐工艺专业。 úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe
[单位地址]浙江省余姚市低塘镇郑巷úYhëâjMÄbbs.3c3t.comÌáËûƒäe