磨细矿粉生产和应用技术常见疑问及其解答（应用技术篇）

1：什么是磨细矿粉?
答：磨细矿粉即磨细水淬高炉矿渣粉，又称矿渣微粉，其英文缩写为GGBS或GGBFS。
 
2：磨细矿粉是怎样产生的？有何用途？
答：磨细矿粉是以高炉水淬矿渣为主要原料经干燥、粉磨处理而制成的超细粉末材料；是制备高性能水泥和混凝土的优质混合材。

3：粉煤灰与磨细矿粉有何不同？
答：（1）两者来源不同：粉煤灰来源于热电厂排放的烟气经收尘处理后收集得到的飞灰；而磨细矿粉则是由炼铁高炉排出的熔融态矿渣经水淬（粒化）后再进行干燥、磨细加工而得到的超细粉末。
（2）两者化学组成不同：一般粉煤灰含很高的SiO2、Al2O3，但CaO却非常低（仅为1-5%）；磨细矿粉则具有与普通硅酸盐水泥非常相近的化学组成，如CaO 30-42%, SiO2 35-38%, Al2O3 10-18%, MgO 5-14%，等。
（3）两者水化活性不同：粉煤灰不具有自身水化硬化特性，只能在有活性激发剂（如硅酸盐水泥等）作用下，才能具有强度；磨细矿粉却具有自身水化硬化特点，能在加水拌和后自行水化硬化并具有强度。当有硅酸盐水泥激发时，其活性得到更充分的发挥。
（4）两者的允许掺量不同：粉煤灰在水泥中的允许掺加量为20－40%，但在混凝土中最大掺量一般不超过35%；磨细矿粉在水泥或混凝土中的掺加量则可达20－70%。一些欧洲国家甚至允许掺到85%。
（5）两者在混凝土中的掺加方式不同：粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以保证混凝土强度达标；磨细矿粉则通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土，其强度仍然可以满足设计要求。
 
4：为什么磨细矿粉质量比粉煤灰质量稳定？
答：（1）矿渣来源稳定：用于生产磨细矿粉的原材料――水淬矿渣一般由固定的钢铁厂提供，来源单一、稳定。
（2）化学成分稳定：从炼铁高炉排出的废渣由于对所制成生铁的成分有严格的要求，进而对炼铁过程中的所有物料投放配比有严格的控制，因此其副产物――矿渣的化学组成得以稳定控制。
（3）经现代化的粉磨工艺处理后，矿粉的细度可以很好的控制，进而达到质量稳定的目的。
（4）一般技术收集的粉煤灰均不具备上述性能特点，质量波动较大。
 
5：国内有哪些与磨细矿粉生产或应用相关的技术标准、规范？
答：目前国内与磨细矿粉生产或应用技术相关的技术标准或规范有：（1）GB/T 18046-2000：用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉；（2）GB 1344-1999：矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥；（3）DG/T J08-501-1999(上海市工程建设规范)：粒化高炉矿渣粉在水泥混凝土中应用技术规程；（4）DBJ/T01-64-2002(北京市地方性标准)：混凝土矿物掺合料应用技术规程；（5）JTJ 275-2000(中华人民共和国行业标准)：海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范。
 
6：国外有哪些与磨细矿粉生产或应用相关的技术标准、规范？
答：目前国外与磨细矿粉生产与应用技术相关的技术标准、规范有：（1）英国：BS 6699、BS 146、 BS 4246、 BS 5328；（2）美国：ASTM C989、ASTM C595；（3）日本：JIS A6206、JIS R5211；（4）德国：DIN 1164；（5）欧洲标准：ENV 197-1；（6）澳大利亚：AS 3582.2、AS 3792；（7）加拿大：CAN/CSA-A363-M88、CAN/CSA-A362-M88；（8）南非：SABS 1491；（9）印度：IS 455；（10）新加坡：SS 476、SS 477。
 
7：如何确定矿粉(S95级)在混凝土中的掺量？
答：（1）“单掺”矿粉时，可按等量取代原则并根据以下方法确定矿粉的合适掺量：
(a)对于地上结构以及有较高早期强度要求的混凝土结构，掺量一般为20-30%；
(b)对于地下结构、强度要求中等的混凝土结构，掺量一般为30-50%；
(c)对于大体积混凝土或有严格温升限制的混凝土结构，掺量一般为50-65%；
(d)对于有较高耐久性能要求的特殊混凝土结构（如海工防腐蚀结构、污水处理设施等），掺量可达50-70%。
（2）采用“双掺”粉煤灰和矿粉时，由于受粉煤灰掺量和质量波动的影响很大，只能根据上述基本原则，通过具体试验确定各组份正确的掺加量。
 
8：掺矿粉混凝土配合比设计有何特点？
答：（1）由于矿粉细度远高于普通水泥（如矿粉420-450m2/kg，普通水泥330-350m2/kg），与空白混凝土相比，掺矿粉混凝土需水量增加约5%；
（2）混凝土配合比设计中，应通过调整外加剂掺量的方法使混凝土同时满足工作性能和强度要求，不能随意增加拌和用水。
（3）与普通混凝土一样，掺矿粉混凝土配比需经过(a)初步配合比设计、(b)实验室试配、(c)现场试拌等三个阶段由相关技术人员完成。
 
9：掺矿粉混凝土拌和物性能有何特点？
答：与空白混凝土相比，掺加超细度矿粉混凝土拌和物具有如下基本性能特点：
（1）凝结时间延长，坍落度损失小，对夏季施工有利；
（2）拌和物粘聚性增加，不易分层离析，可泵性好；
（3）混凝土泌水减少，对减少沉降开裂有利。
 
10：掺矿粉混凝土对养护有何要求？
答：中等掺量（如30-40%）以上矿粉混凝土对早期养护条件非常敏感，应有严格要求，如：
（1）早期养护应在混凝土终凝前进行（如喷洒养护剂、覆盖湿麻布或塑料布、等）；
（2）水养护时间至少为7天；
（3）当掺量达50%以上时，水养护期应延长至14天。
 
11：蒸汽养护对掺矿粉混凝土有何影响？
答：湿-热养护对掺矿粉混凝土尤其有利。可采用比普通硅酸盐水泥混凝土稍高的蒸汽养护温度，以提高大掺量矿粉混凝土预制构件的蒸养（出池/窑）强度。但是，由于掺矿粉混凝土早期强度发展较普通水泥混凝土慢、受温度影响敏感，应适当调整或延迟构件的预养时间（冬季生产尤其如此），以保证混凝土构件入蒸养池/窑前具备足够的初始结构强度，获得最佳的蒸养效果。
 
12：为什么掺矿粉混凝土拆模后常常会出现蓝色斑斓？
答：（1）这是矿粉混凝土的独有特点，属正常现象，说明混凝土在早期得到很好的养护，有利于其强度等性能的充分发挥。通常当此蓝色斑斓暴露在空气中3至5天后颜色会自然褪却变成正常颜色；
（2）出现蓝色斑斓的原因是由于矿粉水化硬化过程中有微量FeS和MnS生成，该含水化合物呈蓝色。随着混凝土暴露在空气中一段时间后，上述微量化合物会进一步氧化变成FeSO4和MnSO4，蓝色斑斓也就随之消失。
 
13：掺矿粉混凝土强度发展有何特点？
答：（1）矿粉掺量对混凝土强度发展有显著影响，应根据设计与施工要求，通过实验确定最佳的掺量范围；
（2）在标养条件下，掺量30-50%矿粉混凝土3天抗压强度约为空白混凝土的50-60%，7天时达到70-80%，28天及以后强度与空白混凝土持平并可持续增长。
 
14：养护温度对掺矿粉混凝土强度发展有何影响？
答：（1）掺矿粉混凝土强度发展对养护温度较敏感，温度越低对其强度发展越不利；
（2）夏季施工对掺矿粉混凝土强度发展有利，但应注意混凝土表面保湿，确保其有充分的水化硬化环境；
（3）冬季施工由于气温较低，混凝土强度发展缓慢，应适当降低矿粉掺加量同时遵照国家有关冬季施工规范，采取必要保温措施，确保其强度满足要求。
 
15：如何理解结构物中混凝土强度与标养试块强度的区别？
答：（1）两种混凝土由于养护环境（温度）不同，强度发展也完全不同；
（2）结构物中的混凝土实际处于一个温度不断升高的养护环境，其强度发展一般比处于标准条件下（如RH≥90%，T＝20±1oC）养护的混凝土立方试块高。
（3）实验证明，掺矿粉混凝土在绝热温升养护条件下的强度远比标养下混凝土强度高。
 
16：什么情况下的混凝土应考虑使用大掺量矿粉？
答：（1）有严格温控要求的大体积混凝土（如大型结构物基础、地下室、隧道、等）；
（2）曝露于严酷环境中的抗腐蚀混凝土结构（如港工/海工混凝土结构、污水处理厂、盐碱地区混凝土结构、等）；
（3）具有潜在碱-骨料反应破坏地区的混凝土结构；
（4）自流平（密实）混凝土。
 
17：如何预测大体积混凝土的绝热温升？
答：混凝土在绝热条件下可达到的最高温度，可参考如下简单公式进行预测：
Tc-max＝Tc-mix + Rc × C ÷ 100
其中：
Tc-max：绝热条件下混凝土中心最高温度（oC）;
Tc-mix：浇筑时拌和物温度（oC）；
Rc：混凝土绝热温升率（oC/100kg 胶结料）；
C：混凝土胶结料用量（kg/m3）。

例：某C50大体积混凝土，矿粉掺量60%，经测定Rc＝12.9oC/100kg 胶结料，C＝486kg/m3, Tc-mix＝19oC, 绝热条件下混凝土中心最高温度可估计如下：
Tc-max＝Tc-mix + Rc × C ÷ 100＝19+12.9×486÷100=81.5oC

18：多大尺寸混凝土结构的中心部位可认为处于绝热环境中？
答：根据新加坡双龙集团中心实验室的试验结果，当混凝土尺寸超过2m×2m×2m时，其中心位置的混凝土已接近绝热温升环境，应按绝热条件来预测其可达到的最高温度。此预测结果可能比实际稍高，属保守预测。
 
19：如何才能有效地降低掺矿粉混凝土的绝热温升？
答：试验表明，只有当混凝土中矿粉掺量超过50%时，才能有效地降低混凝土绝热温升；较典型的掺加量为60-70%（“单掺”矿粉时）。
 
20：如何评价掺矿粉混凝土的经济性？
答：以北京地区2004年3月原材料价格为参考，C40混凝土生产为例，经简单测算，当矿粉掺量为20-30%时，混凝土单方成本可降低5-8元；当矿粉掺量超过50%时，混凝土单方成本可降低12元以上。