矿物掺合料在混凝土中的应用

矿物掺合料在 混凝 土 中的应用
熊洪 俊
（ 哈 尔滨鸿鹰 商品砼有限公 司， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ｏ ｏ ｏ ｏ ） 摘 要： 介 绍 几 种 常 用 矿 物掺 合 料 的特 点 ， 并论 述 了混 凝 土 矿 物掺 合 料 的 重要 性 。 关键词 ： 粉煤灰 ； 磨 细矿 渣 粉 ； 硅灰 随着混凝土技术的不断发展， 矿物掺合料 已成为混凝土中不可缺 少的重要组分。现阶段的矿物掺合料主要有： 粉煤灰 、 矿渣粉、 钢渣粉、 沸石粉 、 硅灰和石灰石粉。本文主要对最常用的粉煤灰和矿渣粉及硅 灰在混凝土 中的应用进行探讨。 １ 矿 物掺 合料 粉煤灰 粉煤灰也叫飞灰， 是从燃煤电厂烟气中收集的细粉末 ， 其颗粒多 呈球形 ， 表面光滑 ， 色灰或淡灰。 粉煤灰能使水泥颗粒的絮凝结构解絮 和颗粒扩散 ， 同时降低了商品混凝土内部结构的粘度和颗粒之间的摩 擦力 ， 因而明显的增加润滑作用， 改善商品混凝土Ｔ作． Ｉ 生。 尤其对泵送 商品混凝土 ， 能起到良好的润滑作用。粉煤灰中的ｓ ｉ ｏ ： ￣硅酸盐玻璃 体， 与水泥 、 石灰拌水后产生的碱性激发剂ｃ ａ （ ０ Ｈ） ２ 发生化学反应 ， 生 成水化硅酸钙等凝胶对 砂浆起到增强作用。粉煤灰的潘 ｌ 生 效应就是 指粉煤灰潘 ｌ 生 成分所产生的这种化学效应 ， 有助于产生后期强度和填 充空 隙 ， 提 高商 品混凝 土的抗 腐蚀 能力 。 微集料效应 。是指粉煤灰的微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基 相之中， 就像微细的集料。 其作用与凝胶结合良好 ， 能使浆体中毛细孔 隙细化 ， 有利于增加商品混凝土强度， 提高匀质 ｊ 生 和致密性。 粉 煤灰 对混 凝土 的作用 ： １ ） 混凝土 拌和 料和 易 ｆ 生 得 到改 善 。掺 加 ２ 矿物掺合料磨细矿渣粉 矿渣是炼铁高炉排 出的熔渣 ， 经水淬而成 的粒状矿渣 ， 可掺加少 量石膏磨制成一定细度的粉体。 矿渣粉的质量除和化学成分 、 矿物成分密切相３ ． ｅ ￣ｂ ， 还和 比表面 积、 活ｌ 生 指数、 流动度比密切相关。矿渣粉的比表面积越大， 矿渣粉越 细， 等级越高。潘｝ 生 指数越大， 表明矿渣活性越高 ， 对混凝土的强度贡 献越大。流动度比越大， 说明矿渣对改善混凝土的和易 『 生 作用越强。 矿粉对混凝土 ｌ 生 能的影响： １ ） 工作性。尽管矿渣和水泥一样都是 碾磨材料 ， 具有多角的形状 ， 但其表面结构比水泥更光滑 ， 因而能够提 高新拌混凝土的工作性。 ２ ） 水化热和早起开裂。 随着矿渣比例的增加 ， 混合水泥 的水化放热速度讲减小 。 因而矿渣有利于防止过高水化热的 出现 ， 降低｝ 昆 凝土的温升， 延迟峰值出现时问， 降低早起开裂的风险。 ３ ） 强度。矿渣与水的早起反应速度比硅酸盐水泥慢 ， 因而早起强度稍 低， 并且矿渣的含量越高 ， 强度发展越慢 ， 但长期强度越高。在抗压强 度相同时， 矿渣水泥混凝土的抗拉强度通常高于硅酸盐水泥混凝土的 抗拉强度２ ０ ％ 左右， 这主要 由于两种胶凝材料的水化产物的结构不同 引起 的。 ４ ） 矿 渣的 耐久性 。 相 对于 硅酸盐 水泥 混凝 土 ， 含有磨 细高 炉矿
渣的混凝土具有更高的抵抗硫酸盐和海水侵蚀的能力 ， 因此被广泛的 适量的粉煤灰可以改善混凝土拌和料的流动 Ｉ 生、粘聚 『 生 和保水性 ， 使 应用于海水工程。 矿渣水泥对防止氯离子扩散的能力比硅酸盐水泥高 混凝土拌和料易于泵送 、 浇筑成型 ， 并可减少ｔ ｒ ｉ ｇ度的经时损失。 ２ ） 混 得多 ， 其原因不仅是渗透 ｝ 生降低 ， 还因为水化产物有效 的阻止 了氯盐 凝土的温升降低。掺加粉煤灰后可减少水泥用量 ， 且粉煤灰水化放热 的侵入。 其次掺入矿渣的硅酸盐水泥对碱— 硅反应具有抑制作用 ， 降低 量很少 ， 从而减少了水化放热量， 因此施工时混凝土的温升降低， 可明 了碱骨料反应引起的开裂风险。 ５ ） 干缩和泌水。 使用矿渣取代水泥对 显减少温度裂缝 ， 这对大体积混凝土工程特别有利。３ ） 混凝土的耐久 混凝土的干缩有较大影响， 目前多数学者认为掺加矿渣将增大混凝土 性提高。由于－ －￣ ｋ ｓ ｔ ＜ 化作用 ， 混凝土的密实度提高 ， 界面结构得到改 的干缩。胶凝材料的潘 隆是影响泌水的主要因素， 由于矿渣的水化比 善， 同时由于二次反应使得易受腐蚀 的氢氧化钙数量降低 ， 因此掺加 普通硅酸盐水泥慢 ， 而早期水化产物的形成有助于阻止水分迁移至表 粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性 面， 因而可能导致泌水增加 ， 泌水量的增加还可能导致混凝土表面塑 等， 同时由于粉煤灰比表面积巨大 ， 吸附能力强 ， 因而粉煤灰颗粒可以 性开裂的风险增加。 吸咐水 泥 中的碱 ， 并与碱 发生 反应 而消耗 其数 量 。游 离碱 数量 的减 少 ３ 矿 物掺合 料硅 灰 可 以抑 制或 减少碱 集料 反应 。 ４ ） 变形 减小 。 粉 煤灰 混凝 土 的徐 变低 于 掺 有硅灰 的混 凝土具 有 以下性 能 ： １ ） 强度 。硅灰 可显 著提高 混凝 普通混凝土。 粉煤灰的减水效应使得粉煤灰混凝土的干缩及早期塑性 干裂与普通混凝土基本一致或略低 ， 但劣质粉煤灰会增加混凝土的干 缩。 ５ ） 成本降低。 掺加粉煤灰在等强度等级的条件下， 可以减少水泥用 量约１ ０ ０ ７ ｏ 一 １ ５ ％， 因而可 降低混 凝土 的成 本 。６ ） 对强 度 的影 响。 由于粉 煤灰的水化速度小于水泥熟料 ， 故掺加粉煤灰后混凝土的早期强度低 于普通混凝土， 且粉煤灰掺量越高早期强度越低 。但随龄期的延长增 长幅度 更大 ， 后 期 强度较 高 。原 因是 由于该粉煤 灰 与混凝 土 中析 出的 土强度， 主要用于配制高强 、 超高强混凝土。硅灰以１ Ｏ ％ 等量取代水 泥， 混凝土强度可提高２ ５ ￣ ７ ０ 以上。但是 ， 由于硅灰非常细小 ， 导致混凝 土拌合物的需水量提高 ， 其 自收缩ｌ 生 也会增大。因此硅灰掺量一般为 ５ ％ ～ １ ０ ％之 间 。 ２ ） 耐磨 胜。 一般来 说 ， ７ 昆 凝 土 的强度 与耐磨 『 生 有直 接关 系。 掺有硅灰的混凝土的抗冲磨陛比不掺 的基准混凝土要大得多。 它 比其他耐磨材料具有廉价 、 施丁方便等特点 ， 故 比较适用于抗 冲刷部 位及高速公路的路面。 ３ ） 耐化学侵蚀ｌ 生。 将硅灰加入到混凝土中， 除了 能大大降低渗透 之外 ， 还能提高混凝土对侵蚀介质的抵抗能力。４ ） 抗ｊ ｊ ５ ； ． 性。 将硅灰和减水剂一起掺人可以提高混凝土的抗冻性。 这是由 于孔结构的改变引起的，这种改变导致含硅灰的混凝土渗透性降低 ， 抗 拉强 度增 大 。 综 上所 述 ，矿物 掺合 料在 混凝 土 中的作 用 主要 体现 在 以下 几个 方面 ： １ ） 形态效应。利用矿物掺合料的颗粒形态在混凝土中起减水作 用。 ２ ） 微骨料效应。 利用矿物掺合料中的微细颗粒填充孔隙， 提高混凝
由于二次水化作用混凝土的密实度提高界面结构得到改善同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性等同时由于粉煤灰比表面积巨大吸附能力强因而粉煤灰颗粒可以吸咐水泥中的碱并与碱发生反应而消耗其数量
第４ 期