矿业职称论文范文：矿粉在混凝土中的应用分析

　　摘要：随着建筑行业飞速发展，作为建筑材料的混凝土愈来愈广泛的被应用，其技术方面的措施要求也显得愈益重要。矿粉在混凝土的应用不仅克服了仅掺粉煤灰时取代水泥量有限的弱点，进一步降低水泥用量，而且改善了混凝土耐久性，降低了混凝土成本。这方面的研究工作具有重要的现实意义和技术经济意义，本文正是在这种大形势下对矿粉在混凝土中的应用进行了分析。

　　关键字：矿粉,混凝土,应用

　　前言

　　矿渣粉是水淬粒化高炉矿渣经粉磨后达到规定细度的一种粉体材料。自从1862年德国人发现水淬粒化高炉矿渣具有潜在活性后，矿渣长期作为水泥混合材使用。随着国际上对矿粉研究的不断深入和大规模的开发利用，自20世纪90年代起，我国开始了矿粉的特点及应用研究，提出矿粉在配制高强混凝土方面的巨大潜力。随着矿渣磨细技术的不断发展，矿渣被磨至相应细度的能耗越来越低，并且细度也很容易达到400m2/kg以上，为矿渣粉的大量应用打下了良好基础。随着矿粉生产线一条一条的建立，矿粉的应用已在全国范围内广泛展开。我国混凝土，特别是商品混凝土胶凝材料体系正由“水泥”、“水泥+粉煤灰”向“水泥+粉煤灰+矿粉”体系转变。由于理论研究和应用技术开发都存在着不足之处，大量应用势必出现这样或那样的问题，因此对于未来矿粉在混凝土中的应运一定要加以重视。

　　一、矿粉

　　(一)矿粉的概念

　　矿粉又称矿渣微粉、细磨矿粉，即磨细水淬高炉矿渣粉。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。由专业的工厂生产，制作混凝土时加入到混凝土中，掺量以占混凝土中水泥质量计。矿粉以比表面积来分又可以进一步分为普通矿粉和超细矿粉。

　　(二)矿渣粉的性质

　　矿粉是水淬粒化高炉矿渣经粉磨后达到规定细度的一种粉体材料。矿渣含有较多的CaO(35%-45%)，经水淬后的粒化高炉矿渣大部分为非晶体，具有玻璃质结构，这种玻璃体蕴藏有很高的结晶性能量，具有很好的活性。水淬矿渣根据其成分可分为酸性矿渣和碱性矿渣，碱性矿渣的活性优于酸性矿渣，矿渣中的Al2O3含量也是标志矿渣活性的一个重要特征，其含量越高，矿渣活性也越高。高炉矿渣水淬的活性主要取决于四个方面：化学组成、玻璃体含量(玻化率)、研磨细度、少量结晶相对易磨性和活性的影响，其中化学组成是确定矿渣活性的基本因素，一般用碱度系数和质量系数来表示矿渣的类型和质量等级。

　　二、矿粉掺量试验

　　矿粉对混凝土性能的影响的研究可以由“矿粉+水泥浆体”到“矿粉+水泥胶砂”再到“矿粉混凝土”逐步进行。但对于普通应用单位，如商品混凝土搅拌站，就不必遵循此规律，可借鉴有关研究成果，直接进行混凝土试验，找出特定条件下的合理配合比。

　　(一)水胶比较大时，矿粉等量取代部分水泥，随着矿粉掺量的增加，3天、7天强度近似线性降低;28天、60天强度，当掺量为30%以下时，变化不大，随着掺量的增加略有上升，至30%时最高。3天、7天强度与28天、60天强度结果比较，可见随着矿粉掺量的增加，强度增加幅度增大，即矿粉掺量对后期强度的影响逐渐变小。

　　(二)水胶比较小时，矿粉掺量为0-30%时，随着矿粉掺量的增加，7天、28天强度递增，掺30%时最高，但掺30%时粘性较大，因为矿粉比表面积超过400m2/kg，在某合适掺量时，因为它的微集料效应具有一定的减水和增加流动性功能，但在高强度混凝土(低水胶比)中，掺量太大更增加了粘聚性，易造成泵送和施工困难。

　　(三)矿粉等量取代部分水泥配制混凝土，达到相同的坍落度时，比基准混凝土的需水量低，且置换率越大，需水量越小。实际试验和应用中，为达到相同的坍落度，可调整用水量或外加剂用量。在中低强度混凝土(较大水灰比)中，随着矿粉掺量的增加，调整用水量或减水剂用量，混凝土达到相同的坍落度时，流动性增大。

　　三、矿粉掺入对混凝土的影响

　　(一)改善了混凝土的和易性

　　与未掺矿粉的混凝土相比，掺入矿粉能改善混凝土的和易性与工作性，而这种改善与表面特性和比表面积有关。这种表面特性使得水泥浆体之间形成光滑的移动面，抗离析性能下降。当掺入较低量矿粉时，这种表面特性使得混凝土的和易性得以改善;当掺入较高量矿粉时，这种表面特性会造成混凝土离散性较大，保水性差，浆体下沉等。同时，当矿粉比表面积较小时，矿粉颗粒与水泥颗粒在微观状态下形成较好的微观颗粒级配，从而使得混凝土更加密实、和易性得到改善;当矿粉比表面积较大时，矿粉颗粒比水泥较大，从而使得取代后，混凝土的密实性、泌水、和易性等反不如取代前。

　　(二)混凝土强度增加

　　矿渣等量取代水泥后(一般不超过60%)，其强度比仅使用水泥的混凝土强度增长更大;如果等量取代水泥量较大时(大于等于40%)，其强度早期偏低，但后期增长较快，如要解决早期强度偏低的问题可采用超掺法。例如原来矿渣是等量取代水泥，现在超量1.1-1.3取代水泥，水胶比保持不变，同时减少相应体积数量的砂，会使混凝土早期强度赶上基准混凝土;也可以适当降低水胶比、适当增加砂率和外加剂用量以达到目的。

　　(三)改善混凝土早期塑性裂缝

　　矿粉或粉煤灰的掺入，降低了水泥的水化热，延迟了热峰的出现。大大减少了大面积混凝土的早期塑性裂缝和大体积的混凝土的温度裂缝。

　　(四)增强抗渗性能力

　　混凝土中掺加矿粉或矿粉和粉煤灰复配，发挥掺合料的微集料效应和二次水化反应，可以使混凝土孔径细化，连通孔减少，混凝土密实性提高，从而大幅提高混凝土的抗渗性能。采用库仑电量方法评价，矿粉、粉煤灰和引气剂均能降低混凝土的渗透性，矿粉越细、掺量越大，特别是矿粉与粉煤灰和引气剂复合使用时，均能显著降低混凝土的渗透性;采用NEL方法评价，对于C30的混凝土，矿粉掺量、细度、复掺等措施均不能显著降低混凝土中的氯离子扩散系数，适当的引气剂则能明显降低混凝土的渗透性。对于C50的混凝土，矿粉及其与粉煤灰的复合掺和料，特别是引气剂均能显著降低混凝土的渗透性。

　　(五)增强抗冻融能力

　　掺加矿粉，对混凝土的抗冻融性能有一定的改善作用，随着混凝土标号的不同提高的幅度在25～50次范围。矿粉混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土在强度和含气量相同的条件下抗冻融能力基本相同;适当掺加引气剂，适当的含气量和间距系数对混凝土的抗冻融十分必要。矿粉混凝土含气量达到3-4%，混凝土抗冻融循环次数可达250次以上，而且用矿粉取代部分普通硅酸盐水泥，并不影响引气剂效率，无须增加引气剂的掺量。

　　四、矿粉在混凝土应用的注意要点

　　(一)控制好矿粉的掺量

　　根据具体的施工部位和施工要求控制好矿渣粉的掺量，避免盲目提高掺量。过大的掺量会明显延长混凝土的凝结时间，不利于施工。对竖向结构，掺量过高会使混凝土长期处于塑性状态，使混凝土发生较大沉降收缩，造成沿钢筋的环形裂缝。

　　因此实际使用时，应根据工程进度、强度等级、结构特点、气候状况等的不同，合理地确定矿粉掺量

　　(二)控制好矿粉的质量

　　矿渣粉的质量要严格控制，特别是矿渣粉的细度，因为细度的降低会给混凝土带来诸多问题，如：粘聚性下降出现离析和泌水、凝结时间延长、早期强度降低、甚至28天强度也会有不同程度的降低等。因此，冬季施工时，矿渣粉混凝土适宜选用非缓凝型减水剂，矿渣粉混凝土终饰抹面作业也要把握好适当的时机。

　　(三)配比设计时必须考虑预应力损失

　　矿渣粉用于预应力钢筋混凝土时，放松或张拉预应力前，矿渣粉混凝土的强度必须达到设计规定的强度要求。如设计无具体要求，其强度应达到设计标准值的80%，以免发生预应力损失过大或混凝土结构损伤等问题。

　　(四)注意调整混凝土的凝结时间

　　矿粉对混凝土的凝结时间与不掺矿粉的普通混凝土相比，具有一定缓凝效果。因此，应注意调整混凝土的凝结时间，特别是日平均温度不足10℃时，应调整混凝土配合比，降低混凝土中矿粉掺量(甚至不掺)或改变外加剂的品种来调整凝结时间。

　　(五)注意混凝土的养护

　　矿粉、粉煤灰复掺混凝土对养护条件要求更为苛刻，应加强与施工方沟通，确保混凝土的养护条件和养护时间。只有充分的养护才能发挥掺合料的作用。

　　结论：矿粉的大量应用，改变了以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局面，随着矿粉研究和应用的不断深入，混凝土质量会逐步改善。对于矿粉的应用应该注意到，矿渣的粉磨细度及用量对掺矿渣混凝土的保水能力有较显著的影响，如果不够细、用量过大，会产生显著的泌水和离析，因此掺入时一定要注重矿粉的质量与用量，事先做好配合比试验，使其发挥最大的功效。

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