摘 要： 通過(guò)試驗(yàn)研究了不同品種礦渣微粉對(duì)水泥膠砂和混凝土質(zhì)量的影響情況， 在此基礎(chǔ)上對(duì)作為摻合料使用的幾種礦渣微粉的品質(zhì)進(jìn)行了分析及評(píng)述， 指出礦渣微粉中外加的一些活性組分雖然能提高其檢驗(yàn)時(shí)的某些指標(biāo)值， 但會(huì)對(duì)混凝土的質(zhì)量造成不利影響， 因此， 從質(zhì)量控制的角度來(lái)說(shuō)， 混凝土用戶(hù)應(yīng)該采用不摻其他組分的礦渣微粉。

 關(guān)鍵詞： 礦渣微粉； 顆粒級(jí)配； 混凝土耐久性

0 前言

 　　礦渣微粉是近年來(lái)新興的混凝土礦物摻合料。等量或超量取代水泥時(shí)， 不僅有較好的經(jīng)濟(jì)效益， 還能顯著地改善新拌混凝土的工作性、降低混凝土水化溫升速率， 并可提高混凝土的抗腐蝕、抗?jié)B透等耐久性能。

 　　鑒于其優(yōu)異的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能， 目前在長(zhǎng)三角地區(qū)，礦渣微粉的生產(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展迅速， 已成為商品　混凝土市場(chǎng)不可或缺的重要原料。自2002 年至2005 年， 僅供應(yīng)上海地區(qū)市場(chǎng)的礦渣微粉生產(chǎn)企業(yè)已增加到十幾家。這其中有大型的專(zhuān)業(yè)礦渣微粉生產(chǎn)企業(yè)， 也有從原小水泥廠閑置的粉磨設(shè)備轉(zhuǎn)產(chǎn)而來(lái)的小型礦渣微粉粉磨站。但是， 由于各生產(chǎn)企業(yè)的原料來(lái)源、工藝和設(shè)備的水平、生產(chǎn)能力、技術(shù)力量等差別很大， 造成了市場(chǎng)上流通的礦渣微粉產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。當(dāng)前， 礦渣微粉生產(chǎn)企業(yè)一般采用國(guó)標(biāo)GB/T 18046- 2000 進(jìn)行質(zhì)量控制， 而在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中， 某些礦渣微粉生產(chǎn)企業(yè)為片面追求經(jīng)濟(jì)效益， 在礦渣微粉中摻入其他未經(jīng)試驗(yàn)研究及標(biāo)準(zhǔn)許可的外摻料、激發(fā)劑等， 使這些摻雜的“礦渣微粉”在按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)， 可以獲得“優(yōu)良”的檢測(cè)結(jié)論， 但實(shí)際應(yīng)用時(shí)往往會(huì)造成混凝土強(qiáng)度波動(dòng)大， 新拌混凝土工作性能異常等問(wèn)題， 特別是混凝土后期強(qiáng)度出現(xiàn)倒縮及伴隨而生的混凝土開(kāi)裂，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性帶來(lái)了很大的隱患，使用戶(hù)的最終利益在不知情的情況下受到損害， 嚴(yán)重影響了礦粉優(yōu)異性能的發(fā)揮及其在商品混凝土中的推廣應(yīng)用。本文研究了不同礦粉的品質(zhì)差別及其對(duì)混凝土性能的影響， 旨在為各混凝土攪拌站合理選擇礦粉時(shí)提供幫助， 以避免不必要的損失。

1 原料

 　?。?1） 礦渣微粉 選用上海及周邊市場(chǎng)銷(xiāo)售的不同礦渣微粉產(chǎn)品， 品種及主要物理性質(zhì)見(jiàn)表1。表2 為各礦粉的主要化學(xué)成分。

 　　（ 2） 水泥 寶山水泥廠42．5 級(jí)普通硅酸鹽水泥。

　　　　

　　　　
2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 礦粉活性指數(shù)

　　采用礦渣微粉： 硅酸鹽水泥=1： 1 的比例， 按照GB/T18046 進(jìn)行水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)， 用同齡期摻礦渣微粉水泥和純水泥膠砂強(qiáng)度的百分比表征礦粉活性指數(shù)，比較不同礦粉的品質(zhì)差別。

2.2 混凝土試驗(yàn)

　　 　　以表3 的混凝土配合比為基準(zhǔn)， 用不同礦粉等量替代部分水泥（ 替代率54．5%） 進(jìn)行混凝土試驗(yàn)。測(cè)定各混凝土的坍落度、不同齡期（ 3d、7d、28d、90d） 抗壓強(qiáng)度， 研究不同礦粉對(duì)混凝土施工性能以及早中期強(qiáng)度的影響。同時(shí)， 分別用ASTMC1202 電通量法測(cè)定各混凝土的抗氯離子滲透性能； 用平板法測(cè)定混凝土的當(dāng)量裂縫長(zhǎng)度， 評(píng)價(jià)不同礦粉對(duì)混凝土耐久性的影響。 　

 2.3 微觀檢測(cè)

 　　用XRD 分析不同礦粉的礦物組成， 用SEM觀察摻礦粉水泥漿體的水化相形貌變化， 分析不同礦粉的品質(zhì)差別及其對(duì)混凝土性能產(chǎn)生影響的內(nèi)在原因。

 3 試驗(yàn)結(jié)果和討論 3.1 不同礦粉的品質(zhì)差別

 　　（ 1） 活性指數(shù)

 　　表4 為不同礦粉的活性系數(shù)測(cè)定結(jié)果。可以看到，S1、S2、S3、S6 礦渣微粉綜合活性指數(shù)較好， 膠砂強(qiáng)度發(fā)展比較均衡， 特別是后期強(qiáng)度， 摻入礦渣微粉的水泥膠砂表現(xiàn)出比純水泥膠砂更好的性能。而對(duì)于S4、S5礦渣微粉， 盡管其早期膠砂強(qiáng)度發(fā)展較快， 超過(guò)了S1的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度， 但是在28d 天后， 強(qiáng)度上升就變慢甚至出現(xiàn)強(qiáng)度倒縮現(xiàn)象， 說(shuō)明其質(zhì)量異常， 推斷其中可能摻有早強(qiáng)作用組分。

　　圖1 為礦粉S1、S4、S5 的XRD 圖譜， 可發(fā)現(xiàn)， S1 礦渣微粉X 射線衍射圖譜的特點(diǎn)是僅出現(xiàn)一個(gè)較緩的過(guò)渡峰， 這和正常礦渣微粉的圖譜是一致的。而S4、S5 圖譜中出現(xiàn)了結(jié)晶礦物的特征衍射峰， 其中S4 礦渣微粉中存在著明顯的碳酸鈣峰， 可初步判斷其中混和有少量磨細(xì)石灰石粉。S5 礦渣微粉中則同時(shí)存在少量的石膏峰和硅酸鈣峰， 以及部分石英成分， 判斷其中摻入了石膏、硅酸鹽熟料等活性組分， 這與活性系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果一致。 　

　?。?2） 不同礦渣微粉的組成及顆粒級(jí)配

　　由表1 數(shù)據(jù)可以知道， 一般礦渣微粉比表面積控制在400~430 m²/kg 之間， 而相對(duì)應(yīng)的顆粒級(jí)配的特點(diǎn)是0~1μm 之間的顆粒占總體積的17%左右， 1~6μm之間的顆粒在25%左右波動(dòng)， S4、S5 礦渣微粉在0~1μm 之間的顆粒占總體積分別達(dá)到29．8%和27．9%，1~6μm 之間的顆粒也分別達(dá)到31．2%和30．1%， 細(xì)粉含量明顯偏高， 而上文XRD 分析已經(jīng)發(fā)現(xiàn)S4、S5 中摻入了其他物質(zhì)， 可進(jìn)一步判斷出其中加入的外摻料可能是一些易磨性較好的活性礦物。此外， 在表2 中， S4、S5 礦渣微粉CaO、SO₂ 含量偏高， 進(jìn)一步證實(shí)了上述推斷。

 3.2 不同礦粉對(duì)混凝土性能的影響

　　表5 為不同品質(zhì)礦渣微粉對(duì)混凝土工作性和耐久性的的影響。與基準(zhǔn)混凝土相比， 采用S1、S2 等礦渣微粉時(shí)， 混凝土的坍落度得到了改善， 但是對(duì)于摻S4、S5礦渣微粉混凝土， 混凝土的坍落度反而下降了。 　　　　

 　?。?3） 由于不同組分礦粉對(duì)混凝土質(zhì)量影響較大， 建議混凝土生產(chǎn)企業(yè)盡量使用不摻任何活性添加劑的“純”礦粉， 以保證混凝土質(zhì)量， 降低混凝土中后期質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。 　 原作者： 康 明 李建華