郭曉燁

（山西宏廈建筑工程第三有限公司 山西省 045000）

1 礦渣微粉在水泥混凝土中作用原理

礦渣在水泥混凝土中提高其性能的作用機(jī)理是礦粉參與二次水化反應(yīng)，在堿性啟動劑作用下，磨細(xì)礦渣的水化過程是：首先，礦渣玻璃體表面的 Ca2+，Mg2+在 OH-的作用下生成 Ca（OH）2和 Mg（OH）2，使玻璃體表面破壞，為OH-提供了進(jìn)入玻璃體內(nèi)部的必要通道，使OH-與網(wǎng)絡(luò)改性體Ca2+，Mg2+發(fā)生反應(yīng)，生成 Ca（OH）2和 Mg（OH）2，而啟動劑中的 Na+，K+或其它離子與Ca2+，Mg2+進(jìn)行替換，連接在Si-0鍵和AI-O鍵上，這樣就導(dǎo)致了玻璃體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞、分解和溶解，促進(jìn)礦渣的進(jìn)一步水化。Ca（OH）2與體系中溶出的活性SiO2反應(yīng)生成離子濃度更小的C-S-H凝膠，因此Ca（OH）2的多相離子平衡被破壞。隨著水化反應(yīng)的繼續(xù)，Ca（OH）2晶體不斷溶解，C-S-H凝膠不斷沉積，使?jié){體逐漸變稠并硬化，宏觀上表現(xiàn)為強(qiáng)度迅速增加，同時漿體也由粘塑性向彈塑性最后向脆性發(fā)展。由此可見，在反應(yīng)過程中吸收大量的CH晶體，使混凝土中尤其界面過渡區(qū)的CH晶粒變小變少。

2 礦渣水泥混凝土性能概述

2.1 礦渣混凝土工作性能和力學(xué)性能

（1）摻入礦渣微粉對水泥膠砂的流動度及凝結(jié)時間的影響

相關(guān)研究表明，同樣的用水量，隨著礦渣微粉的摻入，水泥膠砂的流動明顯增大，說明礦渣微粉可以大大改善混凝土的工作性能；隨著礦渣微粉的摻量不斷增加，水泥的凝結(jié)時間也相性延長，而相應(yīng)延長混凝土的凝結(jié)時間對大體積混凝土施工非常有利，可以防止水化熱集中釋放，降低水化熱帶來的不利影響。

（2）摻入礦渣微粉對水泥膠砂強(qiáng)度的影響

相關(guān)研究表明，按礦渣微粉摻入量的比例由小到大，抗壓強(qiáng)度7d強(qiáng)度直線下降，而后期抗壓強(qiáng)度有了明顯的提高。這說明摻入礦渣微粉后可以加強(qiáng)砂漿與粗集料間的粘結(jié)強(qiáng)度，增強(qiáng)混凝土后期強(qiáng)度。

2.2 摻入礦渣微粉對混凝土抗?jié)B性能的影響

（1）3～5mm粒徑透水混凝土在孔隙率為14%，5～10mm粒徑透水混凝土在孔隙率為16%，礦渣微粉摻量均為7.5%時，滿足抗壓強(qiáng)度為20MPa、抗折強(qiáng)度為2.5MPa的要求。采用內(nèi)摻法進(jìn)行礦渣微粉的添加對透水混凝土滲透性能影響不大，對透水混凝土的抗壓強(qiáng)度有小幅度提升，但代替水泥在一定程度上起到了節(jié)能減排的作用。

（2）采用3～5mm粒徑透水混凝土為上面層結(jié)構(gòu)，5～10mm粒徑透水混凝土為下面層結(jié)構(gòu)，滿足滲透系數(shù)大于1mm/s的要求，并且滿足上面層滲透系數(shù)不宜大于下面層滲透系數(shù)的要求。

（3）滲透系數(shù)與骨料粒徑呈現(xiàn)出正比關(guān)系，與孔隙率呈現(xiàn)出正比關(guān)系，與黏性阻力系數(shù)呈現(xiàn)反比關(guān)系。采黏性阻力系數(shù)作為變量，利用fluent多孔介質(zhì)模型進(jìn)行飽和滲流計(jì)算的方法是合理的。

（4）3～5mm骨料粒徑透水混凝土的目標(biāo)孔隙率與抗壓強(qiáng)度以及滲透系數(shù)的函數(shù)擬合關(guān)系式分別為：抗壓強(qiáng)度f（p）＝73.91p2-95.52p+31.93；滲透系數(shù)g（p）＝44.55p2+13.09p。5～10mm骨料粒徑的透水混凝土的目標(biāo)孔隙率與抗壓強(qiáng)度以及滲透系數(shù)的函數(shù)擬合關(guān)系式分別為：抗壓強(qiáng)度f（p）＝121.43p2-119.81p+36.49；滲透系數(shù) g（p）＝46.91p2+16.73p。

2.3 礦渣微粉在水泥混凝土中應(yīng)用注意的問題

（1）要嚴(yán)格控制礦渣粉的細(xì)度

由于礦渣微粉較難磨細(xì)，而一旦礦粉細(xì)度大幅度下降會給混凝土帶來很多問題，如粘聚性下降，出現(xiàn)離析和泌水，凝結(jié)時間過長，早期強(qiáng)度過低等問題，所以一定要加強(qiáng)礦渣微粉細(xì)度的檢測。

（2）要注意礦渣微粉的摻量

“單摻”礦渣微粉時，凝結(jié)時間有所延長，泌水量增大，粘聚性也有所提高，這些會給混凝土帶來一定的影響，因此“單摻”要注意礦渣微粉的摻量，一般為膠凝材料的20～30%。實(shí)際生產(chǎn)中宜采用和粉煤灰雙摻來配置混凝土，兩者比例一般不超過膠凝材料的40%。

2.4 礦渣微粉在商品混凝土中的應(yīng)用效益

（1）用于普通水泥混凝土等量替代水泥，可節(jié)省水泥用量，降低混凝土成本；

（2）可顯著提高水泥混凝土的抗堿骨料反應(yīng)性能，提高水泥混凝土的耐久性；

（3）可顯著減少水泥混凝土的泌水量，改善水泥混凝土的和易性；

（4）可顯著增加水泥混凝土的致密度，改善水泥混凝土的抗?jié)B性；

（5）可顯著降低水泥混凝土的水化熱，適用于配制大體積混凝土工程。

3 結(jié)論

礦渣混凝土保水性、可塑性好，具有較好的工作性。與普通混凝土相比，礦渣混凝土強(qiáng)度較大。如果對礦渣進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，既可以減少企業(yè)的支出和成本，又可以減少了材料的開采，對環(huán)境的保護(hù)意義巨大。最后存在的不足是由于試驗(yàn)均在實(shí)驗(yàn)室的條件下進(jìn)行，故還需要進(jìn)行一定的工程應(yīng)用試驗(yàn)研究，才能全面地分析高爐礦渣混凝土的性能。

[1]潘冬冬，李東，毛榮一，耿健.蒸養(yǎng)下礦渣微粉對水泥基材料氯離子固化特性研究[J].礦冶，2017，26（03）：87～90+93.

[2]王文明.一種新型高抗硫酸鹽侵蝕混凝土的研究及工程驗(yàn)證[J].混凝土世界，2017（06）：94～99.