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摘要：高炉矿渣粉作为一种低碳环保的材料，对碳排放的减少做出了一定贡献，对建设绿色环保城市提供大量补给。掺入高炉矿渣粉的混凝土其性能参数与未掺入矿渣粉的混凝土的性能参数在配比达到一定的情况下，相应性能参数相差不大，可大量投入生产，该技术在德国、荷兰、英国等发达国家发展成熟，不仅创造优异的经济效益，而且对温室效应二氧化碳排放做出巨大贡献。
关键词：高炉矿渣粉；成比表面积；掺入量
1、基本原理
水泥基体的密实程度在一定程度会受活性掺合料的活性影响，而在水泥中一定比例掺和高炉矿渣粉，碱性矿渣粉活性比大于1.6时，具有的潜在活性，会增加水泥基体的密实度。具体化学基理就是将水泥与水混合后由于水化作用产生氢氧化钙物质，而高炉矿渣粉中存在大量的氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、三氧化二铁3物质[1]，另外高炉矿渣粉中也存在一定含量的SiO2物质，对后续形成硅酸钙和铝酸钙凝胶晶体的形成起促进作用，进而达到提高混凝土密实度的目的，在一定程度上改善混凝土的力学性能和耐久性性能，具体化学反应过程见公式（1）～（4）。
2（3CaO.SiO2）+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca（OH）2 （1）
2（2CaO.SiO2）+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca（OH）2 （2））
3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O （3）
4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O （4）
2、高炉矿渣粉的组成
取三批次某钢厂生产的高炉矿渣粉，对其组分含量进行测量，由表1高炉矿渣粉的主要成分可以看出，矿渣粉中主要成为SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3，且占比分别为93.30%、93.34%、93.46%，都在90%以上，碱度分别为1.98、2.00、2.00，都达到1.6以上，属于潜在活性材料。
表1 高炉矿渣粉的主要成分
3、高炉矿渣粉的性能参数
为了充分发挥高炉矿渣粉中所含有效成分的活性，通过熟料和矿渣粉易磨性实验可知，为了使高炉矿渣粉的组分得到有效的活性发挥，就需要矿渣粉加到到相应的精度度，因此应使用相应型号的球磨机生产比表面积为475m2/kg的矿渣粉，使矿渣粉中的组分能够充分与相应水泥基体中物质接触，完成有效的物理化学反应，促进凝胶膜层的产生[2]。某钢厂生产的高炉矿渣粉的主要性能参数如2表所示[3]。
表2 高炉矿渣粉的性能参数
由表2的数据结果可以看出，某钢厂生产的高炉矿渣粉的性能参数符合GB/T 18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》技术要求，属于合格产品。
4、矿渣粉在混凝土中的应用
本次试验选用C40混凝土，通过高炉矿渣粉组分掺入量的不同对混凝土的强度影响进行分析。此次试验高炉矿渣粉的掺入比例按0%，15%，25%，35%，45%，55%掺入混凝土到中，在力学实验室中，对掺入不同含量矿渣粉的C40混凝土进行力学性能分析。
表3 C40 高炉矿渣粉掺入量对照表
由表3试验抗压强度数据结果可以看出，随着高炉矿渣粉的掺入量从15%到55%每隔10%单位增加，在初试时期养护3天，7天时抗压强度下降较为明显，相对于未掺入矿渣粉的强大变化量最大为11Mpa，在养护距离一段时间后28天和56天时抗压强度没有明显下降，相对未掺入矿渣粉的强大变化量最大为3.9Mpa；另外在高炉矿渣粉的掺入量达到35%以后，混凝土的黏度也会相应的增大明显，在实际工作中当黏度过于黏稠时不易于混凝土的振捣混合。因此，综合表3的数据可以获知将不同含量的高炉矿渣粉的掺入到C40的混凝土中，高炉矿渣粉的适宜量为（15～35）%。
5结论：
在高炉矿渣粉的比面积大于400m2/kg时，且矿渣粉在对应使用环境和条件下中掺入适应比例，会一定程度上节省水泥的用量，在一定程度生节约了成本，为生产企业间接产生产效益。因水泥的生产代表着高耗能生产，高炉矿渣粉的投入使用，会使生产企业的产量降低，逐步向低能产的绿色产品发展，也会迫使水泥生产企业进行技术革新，适应环保型社会的发展，应用高炉矿渣粉研究新型水泥产品。
参考文献：
[1] 宋少民，孙凌. 《土木工程材料 精编本》[M]. 武汉理工大学出版社，2006：45-48.
[2] 仵祺. 《大掺量矿渣微粉对水泥胶凝材料性能的影响》[D]. 华北水利水电大学，2012：32-40.
[3] 用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉（GB/T 18046-2017）.[S].北京：中国标准出版社，2017.
论文作者:曹中凯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/16
标签：矿渣论文; 高炉论文; 混凝土论文; 水泥论文; 活性论文; 性能参数论文; 组分论文; 《基层建设》2019年第18期论文;