矿粉在混凝土中的应用

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1、矿粉在商品混凝土中的应用 2008-12-26 06:04:42| 分类： 混凝土理论知识 | 标签： |字号大中小 订阅 矿粉在商品混凝土中的应用 钮明琴 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 0 前言 近年来，随着东园西区创建、房地产开发以及城市基础设施建设的全面发展，苏州市商品混凝土行业快速发展，但竞争非常激烈。要想在这一市场中占得一席之地，第一，必须确保混凝土的

2、质量并提供优质的服务，树立企业品牌形象，扩大市场影响力；第二，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C25C40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

3、应用得到一些体会，本文就此方面情况作以介绍。 1 试验用原材料 1.1 矿粉：南京梅宝新型建材有限公司生产，S95级，其性能见表1 表1 矿粉性能 主要化学成分 比表面积(m2/kg） 密度 (g/cm3) 烧失量 /% Cl /% SO3 /% 流动度比 /% 活动指数 SiO2 Al2O3 CaO MgO 7d 28d 32.9 15.36 37.04 10.52 436 2.90 -0.38 0.007 0.07 105 76.2 107 1.2 水泥：苏州天山水泥有限公司生产，普通42.5级，其性能见表2 表2 水泥主要物理性能 标准稠度用水量 /% 安定性 抗折强度 /MPa 抗压强

4、度 /MPa 3d 28d 3d 28d 28.6 合格 6.0 8.7 28.4 56.0 1.3 粉煤灰：苏州望电粉煤灰分选厂生产级灰，其主要性能见表3 表3 粉煤灰性能 细度（45 m筛子）/% 烧失量 /% 需水量比 /% SO3 /% 9.6 4.72 95 0.14 1.4 砂：天然河砂，其主要性能见表4 表4 砂的主要性能 细度模数 含泥量 /% 泥块含量 /% 表观密度g/m3 2.5 0.5 0 2630 1.5 碎石：湖州5mm31.5mm连续级配碎石，其主要性能见表5 表5 碎石的主要性能 含泥量 /% 泥块含量 /% 压碎指标/% 针片状颗粒含量/% 表观密度g/m3

5、0.2 0 5.2 6.3 2680 1.6 外加剂：苏州工业园区同盛新材料有限公司生产的TS301高效减水剂，掺量为c1.5%时，减水率为18% 2 试验方法 配合比设计参照JGJ55-2000并结合经验进行；拌合物坍落度及和易性观察根据GB/T50080-2002进行；抗压强度测定根据GB/T50081-2002进行；耐久性测定根据JGJ82-85进行。 3 混凝土配合比及性能试验 3.1 混凝土配合比(粉煤灰掺加比例固定)及部分性能试验，详见表6及图1图4，分析如下： 3.1.1 水胶比较大时（本试验中为0.60,0.52,0.42），矿粉等量取代部分水泥，随着矿粉掺量的增加，3天、7天

6、强度近似线性降低；28天、60天强 度，当掺量为30%以下时，变化不大，随着掺量的增加略有上升，至30%时最高。3天、7天强度与28天、60天强度结果比较，可见随着矿粉掺量的增加，强度增加幅度增大，即矿粉掺量对后期强度的影响逐渐变小。 3.1.2 水胶比较小时（本试验中为0.35），矿粉掺量为0-30%时，随着矿粉掺量的增加，7天、28天强度递增，掺30%时最高，但掺30%时粘性较大，因为矿粉比表面积超过400m2/kg，在某合适掺量时，因为它的微集料效应具有一定的减水和增加流动性功能，但在高强度混凝土（低水胶比）中，掺量太大更增加了粘聚性，易造成泵送和施工困难。 3.1.3矿粉等量取代部分水

7、泥配制混凝土，达到相同的坍落度时，比基准混凝土的需水量低，且置换率越大， 需水量越小。实际试验和应用中，为达到相同的坍落度，可调整用水量或外加剂用量。在中低强度混凝土（较大水灰比）中，随着矿粉掺量的增加，调整用水量或减 水剂用量，混凝土达到相同的坍落度时，流动性增大。 3.2 抗渗性能试验 为了验证掺矿粉混凝土的抗渗性能，我们采用水胶比为0.42，矿粉掺量为0和25%的配合比各成型了一组6个 混凝土抗渗标准试件，标养28天后进行抗渗试验，试验水压从0.1MPa开始，每隔8h增加0.1Mpa，逐级加压1.4 Mpa并持压8小时后停机，此时两组试件顶面均无渗水现象，劈开后观察渗水情况，不掺矿粉的试

8、件渗水高度在30mm-50mm之间，矿粉掺量25%的试件 渗水高度在0-10mm之间。说明用矿渣微粉配制的混凝土密实性好，抗渗透能力强，适用于钢筋混凝土防水结构。 表6 混凝土配合比及性能 水胶比 矿粉掺量/% 水泥 矿粉 粉煤灰 水 TS301/% 坍落度/mm 和易性 混凝土抗压强度/ MPa R3 R7 R28 R60 0.60 0 249 - 59 185 1.1 180 粘聚性一般 17.2 24.1 33.2 - 20 201 60 57 180 1.1 185 14.2 21.6 36.6 - 30 171 90 57 180 1.1 190 12.6 20.8 37.2 - 4

9、0 141 120 57 180 1.0 180 11.4 19.6 36.4 - 0.52 0 295 - 61 185 1.5 180 和易性良好 - 30.7 41.6 45.5 15 235 52 59 180 1.5 180 - 28.7 41.8 47.0 20 220 69 57 180 1.5 190 - 28.1 40.9 44.8 25 196 84 57 175 1.5 180 - 27.7 40.9 45.2 30 179 101 57 175 1.5 185 - 25.8 43.2 46.0 35 162 118 57 175 1.5 195 - 24.8 38.7

10、43.8 40 145 135 57 175 1.4 185 - 23.6 38.5 42.7 50 112 168 57 175 1.4 195 - 22.0 38.0 42.1 0.42 0 378 - 62 185 1.8 190 和易性优，掺矿粉扩展度500mm - 40.0 52.6 61.6 20 283 86 60 180 1.8 190 - 32.3 51.6 59.6 30 234 125 58 175 1.8 180 - 31.2 52.2 62.8 35 213 146 58 175 1.8 190 - 30.2 48.0 60.5 40 192 167 58 175 1

11、.6 190 - 27.8 47.8 60.2 50 146 202 57 170 1.6 180 - 25.4 44.8 57.5 0.35 0 443 - 66 178 2.0 185 粘性大 40.1 51.2 65.4 - 20 329 98 64 172 2.0 200 不粘 37.6 51.0 64.1 - 25 298 120 62 168 2.0 200 稍粘 37.6 53.1 68.7 - 30 268 141 61 165 2.0 185 粘性大 34.8 53.8 71.5 - 抗压强度MPa 抗压强度MPa 矿粉掺量/% 矿粉掺量/% 图1水胶比 0.60 图2水胶比

12、0.52 抗压强度MPa 抗压强度MPa 矿粉掺量/% 矿粉掺量/% 图3水胶比0.42 图4水胶比0.35 4工程应用 某高层住宅，基础承台设计强度等级C40，结构厚1.8m，综合考虑（特别是水化热），混凝土掺用了30%的矿粉；地下室墙板至转换层梁板设计强度等级均为C50，主要考虑到粘聚性，混凝土掺25%的矿粉，配合比如表7。 表7 强度等级 水泥 矿粉 粉煤灰 水 TS301 C40 234 125 58 175 7.51 C50 303 122 63 166 9.76 混凝土具有良好的工作性能，物理力学性能和耐久性能，完全满足混凝土结构工程施工质量验收规GB50204-2002的要求。同

13、时，工程感观也非常好，受到使用方业主的好评。 5. 矿粉在商品混凝土中应用时应注意的问题 5.1 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。 5.2 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

14、，而球磨矿粉的细度难以达到要求，也难以长期稳定。建议商品混凝土企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。 5.3 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。 5.4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。 6. 结论 6.1 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。 6.2 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。 6.3 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。