摘要：本文介绍了矿粉在商品混凝土中的试验和应用情况，并分析了矿粉对混凝土性能的影响，说明采用矿粉取代部分水泥，可改善混凝土拌合物性能、保证中长期力学性能、提高抗渗性能。同时介绍了矿粉在商品混凝土应用过程中应注意的问题。
关键词：商品混凝土；抗压强度；矿粉；活性指数
1.前言
近年来，随着电力建设市场的发展，电厂建设中对混凝土质量，外观工艺，节约成本提出了更高的要求，因此，在保证质量的前提下，控制产品的成本，理论上可通过使用高效减水剂和矿物掺合料降低单方水泥用量。但就目前情况而言，聚羧酸盐类等高效减水剂价格昂贵，且商品混凝土中c25~c40中低强度等级占绝大多数，使用后成本反而提高；粉煤灰的应用技术已经非常成熟，但其强度发展慢，在掺量上又有严格的限制，很难再有潜力可挖，而矿粉胶凝系数高、强度发展比粉煤灰快，可改善混凝土拌合物性能和长期性能，同时，矿粉与水泥存在一定的价差，等量取代后经济效益是显而易见的。因此，矿粉已成为理想的掺合料逐渐被广大商品混凝土企业采用。我们在矿粉的应用方面作了一些试验工作，并通过工程应用得到一些体会，本文就此方面情况作以介绍。
2.矿粉在混凝土中的作用
通过试验发现，除了原材料的质量以外，混凝土结构中最为薄弱的环节（或部位）主要有两个：一是骨料与水泥石的过渡区。二是水泥水化产物（或二次水化产物）之间的空隙。那么，凡是能够改善混凝土结构薄弱环节（或部位）的措施，都能够改善混凝土的性能。超细矿渣粉在混凝土中的应用，正是由于改善了混凝土结构中“水泥水化产物（或二次水化产物）之间的空隙”的薄弱环节（或部位），混凝土的各种性能（拌合物性能、力学性能和长期耐久性能等）自然能够得以改善。
2.1改善混凝土的微结构
主要是通过改善混凝土细微颗粒的级配，即改善粉体材料在混凝土中的粒度分布，产生密实堆积填充效应，使混凝土的孔结构优化（即大孔数量减少，小孔数量增加，平均孔径降低，分布更为合理），空隙率降低（特别是水泥水化产物之间的空隙），微结构更为密实。
2．2降低混凝土的拌合用水量
我们知道，水泥的完全水化仅仅需要一小部分水，混凝土中的大部分水是为了满足其工作性而引入的。我们称之为游离态有害水。在混凝土施工和硬化中仅仅有一小部分游离态有害水可能会通过空气蒸发和模板渗出，但是大部分游离态有害水会在混凝土硬化后形成较大的空隙，从而给混凝土结构造成了永久的伤害。当混凝土的孔结构优化，空隙率降低时，其游离态有害水的含量即可相应降低。
2．3改善混凝土拌合物的和易性
由于超细矿渣粉是细微球状体，其表面光滑，且性能稳定，在混凝土中能够起到一种类似于轴承的微珠润滑作用，减少了摩擦阻力，即有效地改善了混凝土拌合物的和易性（即流动性、黏聚性、保水性等）。混凝土拌合物的和易性好，则坍落度经时损失小，工作性好（可泵性等）。
2．4优良的碱骨料抑制剂
众所周知，华北地区的石料（尤其是京、津地区）大部分为活性，在碱环境下很容易发生碱骨料反应，导致混凝土破坏。故预防碱骨料反应的有关规范规定，每立方混凝土中总碱量不得大于3kg。但这并未从根本上解决问题，遇到碱含量高的水泥及生产高强度等级混凝土时，总碱量必然会超标，为混凝土遭到碱骨料反应的破坏埋下隐患。在混凝土中掺入磨细矿粉，就将这一难题迎刃而解。因为首先磨细矿粉中的活性SiO2和Al2O3会和水泥水化所产生的Ca（OH）2及水泥本身带入的碱，发生二次水化，使混凝土中的碱全部参加反应，生成不溶性的、水硬性凝胶体，空隙中没有游离状态的碱和富余的碱存在，所以碱骨料反应也就不会发生了。
2．5提高混凝土的强度
其一是改善混凝土的微结构，增加密实度，以提高混凝土的强度。
其二，超细矿渣粉中含有丰富的活性SiO2等，能够与水泥的水化产物Ca（OH）2进行二次水化反应，生成密实度更高的硅酸凝胶。
（1）试验比较
（2）单掺矿粉的配比，采用等量取代，取代率30%，坍落度200mm；双掺矿粉\粉煤灰等量取代为40%坍落度和易性较好。掺磨细矿粉的混凝土早期强度（3天、7天）与普通水泥混凝土相近，但是由于磨细矿粉的超细化，填充了水泥粒子的空隙，使混凝土更加密实;再加上磨细矿粉中的活性SiO2和Al2O3与水泥水化生成的Ca（OH）2发生二次水化，产生硅酸盐凝胶，使硅酸盐凝胶数量比普通水泥混凝土中多许多，所以掺磨细矿粉的混凝土的后期强度（28天、60天）要比普通水泥混凝土高许多（抗压强度比约为130%）。
3.可观的经济效益
磨细矿粉在混凝土中掺量可高达25%～50%（具体掺量应根据所用的水泥、外加剂、以及施工部位情况，经过试验确定，建议水泥使用P•O425或P•O425R以上等级的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。也就是说每立方混凝土中磨细矿粉可以等量取代100kg以上的水泥，磨细矿粉出厂价为（130～140）元/吨，水泥出厂价为（330～360）元/吨，这样每立方混凝土可以节省20元以上、高强度等级的混凝土节省更多。截止2007年底，公司已建设的混凝土搅拌站共有28台，每年的生产总量已突破53.34万立方米，2008年预计将突破55万立方米。如果使用磨细矿粉，一年可以节省约1000万元，这对于降低公司混凝土生产成本，是一个十分诱人的数字。
4.矿粉在商品混凝土中应用时应注意的问题
4.1注意矿粉掺量
矿粉等量取代部分水泥时，随着掺量的增加，混凝土早期强度几乎线性下降，而目前各工程工期紧、施工进度快是普遍现象，两者是一对矛盾。另外，水胶比较小时，随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底；水胶比较大时，矿粉掺量过大，易产生离析。因此实际使用时，应根据工程进度、强度等级、结构特点、气候状况等的不同，合理地确定矿粉掺量
4.2加强矿粉复检工作
目前市场上供应的矿粉有大型立磨生产的，也有球磨机（部分为水泥球磨改造）生产。相比而言，大型立磨由于其先进的生产工艺，矿粉的细度非常稳定，而球磨矿粉的细度难以达到要求，也难以长期稳定。建议业优先选用立磨矿粉。矿粉一般需复检活性指数与流动度比，但这两项指标与检验用的水泥有很大的关系，同一矿粉采用不同对比水泥时，检验出的结果会有很大的不同；即使采用同一水泥，由于批次不同，结果有可能也不同。所以商品混凝土企业应该用实际使用的水泥作对比，并且多试验多分析，特别是在选用不同厂家生产的水泥前，必须先用该水泥作对比水泥进行试验。
4.3注意调整混凝土的凝结时间
矿粉对混凝土的凝结时间与不掺矿粉的普通混凝土相比，具有一定缓凝效果。因此，应注意调整混凝土的凝结时间，特别是日平均温度不足10℃时，应调整混凝土配合比，降低混凝土中矿粉掺量（甚至不掺）或改变外加剂的品种来调整凝结时间。
4.4注意混凝土的养护
矿粉、粉煤灰复掺混凝土对养护条件要求更为苛刻，应加强与施工方沟通，确保混凝土的养护条件和养护时间。只有充分的养护才能发挥掺合料的作用。
5.结论
5.1矿粉取代部分水泥，能减少水化热，延缓凝结时间，改善混凝土的工作性能，提高抗渗性。
5.2矿粉取代部分水泥，混凝土早期强度与掺量有关，一般呈下降趋势，但对28天及长期强度的影响逐渐变小。30%掺量时，28天强度最高。
5.3采用矿粉可以利用工业废料，保护环境，符合国家可持续发展的战略要求。对企业来说，也是降低成本的一项有效措施。
作者简介：
李新华，男，汉族，毕业于兰州理工大学，本科学历，2003年参加工作。
论文作者:李新华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/1/18
标签：混凝土论文; 矿粉论文; 水泥论文; 水化论文; 磨细论文; 强度论文; 骨料论文; 《基层建设》2018年第35期论文;