超细矿渣粉在混凝土中的应用

曲丽娜 李培彦 郭永智

（济南鲁新新型建材股份有限公司山东济南250109）

摘要：介绍了济南鲁新新型建材有限公司生产的超细矿渣粉的性能。

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关键词 ：超细；高强；高耐性

前沿

最近几年，全国混凝土界专家对高强混凝土材料方面的研究日益增多，清华大学、同济大学、重庆大学等这方面的研究已取得一定成果。济南鲁新新型建材股份有限公司自主研发了年产5万吨、1250-2500目(比表面积850m2/kg—2000m2/kg)超细高活性矿渣粉，成功代替硅灰用于高强高性能混凝土、油田固井、软土地基加固等领域，大大提高了混凝土的早期强度，而且产品成本较低，质量稳定，细度波动小，粒度分布符合傅立叶级配，与水泥混合使用能充分发挥微细料填充作用。

1原材料及性能

山铝PI.42.5水泥；济南鲁新P8000型超细矿渣粉；山东鹏程硅业有限公司硅灰；济南鲁新S95矿渣粉；平度河砂，细度模数为2.6；Smm ~25mm连续级配碎石；国内某企业粉状聚羧酸高效减水剂。超细矿渣粉的化学成分及物理性质见表1、表2。

2配合比

2.1试验采取以下基准配合比

改变胶凝材料组成，研究硅灰和超细矿渣粉对混凝土主要性能的影响。试验基准配合比见表3。

2.2具体配合比及实验结果见表4

3试验结果分析

3.1硅灰和超细矿渣粉的掺量对混凝土强度的影响

不同掺量的硅灰和超细矿渣粉对混凝土强度的影响如图1、图2所示。

从图中可以看出：掺加5%的硅灰对混凝土3d和56d强度影响较为显著；掺加10%的硅灰混凝土强度有所降低；掺加掺微米级超细矿粉对3d强度影响显著，且随着超细矿粉掺量的增加而增大；对56d强度掺加10%效果好于硅灰。

3.2硅灰／超细矿渣粉掺量对混凝土耐久性影响

将不同掺量硅灰与超细矿渣粉对混凝土耐久性影响如图3~图5所示。

由图可见：硅灰及超细矿渣粉均能大幅度降低混凝土氯离子扩散系数，掺量在5%以内，超细粉的效果明显好于硅灰。掺量达到10%时，两者作用相当。

掺入硅灰及超细矿渣粉均增加了混凝土的收缩，掺量在10%以内，超细粉引起的收缩小于硅灰混凝土。

超细矿渣粉掺量在5%以内，大幅降低混凝土碳化深度，5%以上对混凝土碳化深度影响不大。同掺量下，超细矿渣粉混凝土抗碳化性优于硅灰混凝土。

4超细矿渣粉对混凝土其他性能的影响

选取水胶比、砂率、P8000超细矿渣粉掺量三个因素，每个因素取三个不同的水平进行试验研究：水胶比取0.27、0.29、0.31三个水平；砂率取37%、39%、41%三个水平；超细矿渣粉掺量取10%、15%、20%三个水平。采用L934正交表，正交试验编号和因素水平见表5。

根据表5计算获得每个试验号的配合比，外加剂都按，胶凝材料的1.5%掺入，计算结果见表6。

按上述配合比制作混凝土试块，每组试验制作3个试块，试块尺寸为150mm x150mm x150mm，每组试验的混凝土坍落度、强度等性能取3个试块的平均值。各组试验所得混凝土性能见表7。

从表7的试验结果中可以看出，单位用水量不变时，砂率、超细矿渣粉掺量和胶凝材料的用量对混凝土工作性影响不大，而且坍落度值都能满足设计要求，但对强度有影响。下面用极差分析的方法分析28d抗压强度的影响因素，找到主因和次因，最终优化出最佳配合比。极差分析计算过程见表8。

由表8中的极差分析可知，在混凝土28d抗压强度影响因素中，水胶比是主要因素，超细矿渣粉掺量次之，砂率影响最小。经直观分析和9组试验的结果可知，A4结果最好。作为该次试验优选和配合比，即水胶比为0.29，砂率为37%，超细矿渣粉掺量为10%。

5工程推广

从前期实验数据上看，超细矿渣粉混凝土与硅灰混凝土综合比较具有较强优势，应在国内外市场大力推广。

高速铁路轨道板领域：已用于京沪高铁四标段、六标段、哈大高速铁路、沪杭、宁杭、沪宁城际铁路，有效解决了轨道板生产中遇到的早期强度不足、外观差、易产生微裂纹和断板等诸多问题。

超高强混凝土领域：广州珠江新城西塔项目（国内第一、世界第六高楼，楼高432米，在400米处使用Cl00超高强泵送混凝土，使用微米级超活性矿渣粉有效解决了强度问题和粘聚性问题）、青岛胶州湾海底隧道早期支护C35喷射混凝土二标。

油田、煤矿固井领域：大庆、东营、南阳固井项目及郓城千米竖井工程。

在耐磨地坪、混凝土井盖及保温砂浆、特种砂浆等领域也有了初步推广。

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参考文献：

[1]冯乃谦等．高性能混凝土结构．北京．机械工业出版社：65—78

[2]王晓飞等．磨细矿渣对关键材料早期性能的影响，建筑材料学报，2006: 361—364

[3]蒲心诚，超高强高性能混凝土原理、配制、结构、性能、应用．重庆．重庆大学出版社：46—48

作者简介

曲丽娜，1980年生，硕士，工程师，研究方向：冶金渣的高效再综合利用。

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