高炉矿渣粉作高性能混凝土掺合料研究及应用.doc

高炉矿渣粉作高性能混凝土掺合料的研究和应用
1　前言
    粒化高炉矿渣作水泥混合材生产矿渣水泥在我国已有近五十年历史。数量之大利用之广是公认的。矿渣水泥具有良好的物理力学性能和耐久性能在混凝土工程实践中得到肯定。随着粉磨工艺的发展及商品混凝土的兴起，粒化高炉矿渣粉作水泥混合材和高性能混凝土掺合料得到更广泛地利用。八十年代以来, 美、日、英、法、加拿大、奥地利等国家相继制订了国家标准。
    从90年代开始，冶金部建筑研究总院工业渣处理利用研究室等科研单位研究工业渣粉作高性能混凝土掺合料取得成功，尔后，冶建总院试验厂生产了近万t掺合料，用于首都机场扩建工程和北京的其它建筑工程，取得了良好的技术经济效果。引起了混凝土界高度重视，成为一项高新技术成果，业已制定了国家标准。
2　高性能混凝土掺合料是21世纪混凝土发展的关键
    混凝土自诞生以来，在世界范围内被广泛采用。过去由于过多重视混凝土的强度而忽视耐久性能， 造成许多混凝土建筑工程早期破坏，致使投入大量资金重建或维修。美、英等国家建筑专家自90年代以来提出高性能混凝土的新概念。
    因此，我国水泥和混凝土专家也开始对高性能混凝土进行系统的研究。高性能混凝土是21世纪我国建筑业的主要结构材料。高性能混凝土是指具有强度高、耐久性好，同时具有良好的工作性能的混凝土。强度高是指强度等级在C60以上。耐久性能好是指耐磨性、水化热、胀缩性、脆性、韧性、疲劳强度、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性、抗碱集料反应及抗钢筋锈蚀等性能好。良好的工作性是指混凝土拌合物应具有良好的施工性能，如粘聚性、不泌水性、可泵性等。随着高层建筑和超高层建筑、大跨度桥梁、高速公路等工程建设的快速发展，强度等级在C60以上的混凝土就用量增大。以前配制高强混凝土依赖于高标号水泥和外加剂，但是只用高标号水泥配制的混凝土水化热高，易产生裂缝，导致混凝土强度降低。采用降低混凝土的水灰比，减少混凝土的孔隙率，增加密实度的方法，其后果是不能保证施工时的大流动度的要求，同时水灰比降至0.3～0.2时, 必然有大量的水泥颗粒得不到充分水化，影响混凝土的后期耐久性。
    因此，在配制高性能混凝土时要采用外加剂，以降低水灰比，保证混凝土能满足施工要求的流动度。同时要掺入掺合料以提高混凝土的强度，改善其耐久性能。这在特种混凝土, 如抗渗混凝土、抗冻混凝土、大体积混凝土的相关规程中都有所规定。从国内外文献资料可知，作高性能混凝土掺合料的品种有粒化高炉矿渣粉、粉煤灰和硅灰。其中由于硅灰量少价高等原因，因此，利用粒化高炉矿渣粉作高性能混凝土掺合料成为主要研究课题。
3　高性能混凝土掺合料的组份
    该掺合料是以粒化高炉矿渣为主要原材料掺入部分其它组份，经超细粉磨而成的一种活性材料。
4　化学成份(% )
    SiO2：31.24～39.61；A l2O3：7.84～16.66
    Fe2O3：0.28～3.88；CaO ：30.59～45.38
    MgO ：1.94～ 12.79；MnO ：0.21～1.45
    TiO2：0.28～ 2. 77；S：0.34～1. 44
    碱性系数：0. 78～1.13；质量系数：1.38～1.91。
 5　物理性能
    比表面积：m2/kg 大于400
    活性指数：%  7d 大于75
　　　　　　　   28d 大于95
    流动度比：% 大于95
    含水率：% 小于1.0
    三氧化硫：% 小于4.0
6　掺合料掺入量与混凝土强度的关系
    在配制混凝土时，掺合料与水泥同时加入。一般掺合料的掺入量为水泥重量的20%～50% ，掺合料等量取代水泥。现以某厂掺合料的性能试验举例如下：
    (1) 采用425号普通水泥，水泥用量为260kg/m3，掺合料用量为140kg/m3，其混凝土7d抗压强度为37.5MPa，28d 为62MPa。
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