摘 要：利用磨细矿渣配制大体积混凝土和高强混凝土。研究了矿渣细度和掺量对水泥砂浆流动度及强度的影响，以及利用磨细矿渣配制大体积混凝土和高强混凝土时矿渣的最佳掺量。
关键词：磨细矿渣 细度 掺量 大体积混凝土 高强混凝土
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2006）2-0084-02
一、试验研究
1．原材料
原材料包括PO52.5 水泥（其物理力学性能见表1）、本地河砂（II 区中砂）、级配碎石（5～25mm）、饮用水、FDN高效减水剂和商品磨细矿渣（比表面积分别为400m2/kg、550m2/kg、600m2/kg 和750m2/kg，矿渣化学成分见表2）。
2．试验方法
水泥砂浆、水泥混凝土试件在标准条件下养护24h 后拆模，养护至规定龄期，检测试件强度；水泥砂浆强度试验按《水泥胶砂强度检测方法（ISO 法）》（GB/T 17671-1999）进行；水泥砂浆流动度试验、混凝土强度试验按《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053－94）进行。
二、试验结果
1．磨细矿渣对水泥砂浆性能的影响
（1）矿渣对水泥砂浆流动度的影响
不同细度的矿渣分别取代水泥，测定其水泥砂浆的流动度，试验结果见表3。编号3-1 为未掺矿渣的对照组，编号3-2~3-5 为用不同细度的矿渣等量取代30％的水泥的试验组。
由表3 试验结果可知，磨细矿渣的掺入提高了砂浆的流动度，但不同矿渣细度对砂浆流动度的影响不大。
（2）矿渣对水泥砂浆强度的影响
将比表面积为550m2/kg 和600m2/kg 的磨细矿渣分别按30％、40％、50％、60％四个掺量等量取代水泥，按标准方法成型砂浆试件，经标准养护，测定其3 天、7 天、28 天抗压抗折强度，试验结果见表4。
由表4 试验结果可知，掺入30％～60％的矿渣后，3d 抗折抗压强度较不掺矿渣的基准样强度低，7d 强度基本持平，28d 强度全面超过基准样；而相同矿渣掺量，比表面积由550m2/kg 增加到600m2/kg 时，砂浆的抗折抗压强度都有所提高。
2．磨细矿渣对混凝土性能的影响
（1）采用磨细矿渣配制高强混凝土
采用比表面积为750m2/kg 的磨细矿渣，配制坍落度大于180mm，强度等级大于C60 的高强混凝土，不同矿渣掺量及配合比配制的大体积混凝土的试验结果见表5。由表6 的试验结果可知，掺入矿渣后，混凝土和易性明显改善，混凝土早期强度、后期强度均超过基准样，28d 强度随矿渣掺量的增加而增加，考虑早期强度，矿渣最佳掺量为40％～50％。采用矿渣可以配制出强度皆满足要求的C60～C80 高强混凝土。
（2）采用磨细矿渣配制大体积混凝土
采用比表面积为550m2/kg 的磨细矿渣取代部分水泥，配制坍落度大于180mm 的泵送大体积混凝土，不同矿渣掺量及配合比配制的大体积混凝土的试验结果见表6。由表6 试验结果可知，掺加矿渣后，混凝土坍落度值增加，7d、28d、90d 强度超过基准样。随着矿渣掺量的增加，强度呈先增加后降低的趋势，矿渣最佳掺量为40～50％。
注：配合比——水：胶凝材料：砂：碎石
磨细矿渣配制高强混凝土和大体积混凝土，混凝土坍落度随矿渣的掺入增加，这是因为混凝土为连续级配的颗粒堆积体系，粗骨料间隙由细集料填充，细集料由水泥颗粒填充，水泥颗粒之间的间隙由更细的颗粒填充。磨细矿渣当其比表面积大于500m2/kg 时，小于30um 的颗粒含量达一般可达80％以上，小于10um 的颗粒含量也超过30％，细度较水泥小，因而可起到填充水泥间隙的微集料作用，使混凝土形成自密堆积体系，从而改善其和易性，降低单位体积用水量。混凝土强度增加则是因为混凝土的浆体与集料界面是其破坏的薄弱界面，掺入磨细矿渣后，能有效地减少CH 晶体在界面区的富集，改善集料与水泥浆体的界面薄弱区，随着矿渣微粉细度的增加，其改善效果更为明显。此外，磨细矿渣中小于10um 的颗粒在混凝土中起微晶核作用，改善了水化产物在空间的分布，使之分布更均匀，混凝土更加密实。所有这些都有利于混凝土强度的提高。至于掺加矿渣后早期强度降低是因为矿渣在早期（3 天）基本不参与水化，只作为微集料起填充作用。到中后期（28 天左右），矿渣才发挥火山灰效应，改善集料与水泥浆体的薄弱界面，使矿渣水泥砂浆强度达到或超过基准试件的强度。
三、结论
（1）矿渣的掺入对砂浆的流动度有很大的改善作用，但其细度对流动度其影响不大，而随着矿渣细度的增加，砂浆强度有所提高。
（2）掺入磨细矿渣使大体积混凝土、高强混凝土和易性大大改善，泌水减少，工作性提高。
（3）掺入磨细矿渣（比表面积大于550m2/kg）使得大体积混凝土、高强混凝土早期强度、后期强度都得到提高，矿渣最佳掺量为40～50％。
（4）掺入磨细矿渣后，混凝土更加密实，水化产物分布更加均匀，同时减少CH 晶体在界面区的富集，改善了集料与水泥浆体的界面薄弱区，因而和易性、强度都得到提高。
参考文献
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