矿粉分级以及性能介绍

矿粉

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⏹从1969年起，英国、德国等发达国家就开始了超细矿渣粉在混凝土中作为矿物掺合料的应用。自上世纪90年代起，我国开始了超细矿渣粉的应用研究工作。2000年，国家标准《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉》GB/T18046—2000正式颁布。2002年，国家标准《高强、高性能混凝土用矿物外加剂》颁布实施。在该标准中，正式将超细矿渣粉命名为“矿物掺合料”，纳入混凝土第六组分。从此，超细矿渣粉作为一个独立的新产品横空出世，并立即被广泛地接受和应用。

1.矿粉的概念

⏹磨细矿粉即磨细水淬高炉矿渣粉，又称矿渣微粉，其英文缩写为GGBS 或GGBFS

⏹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。

2.矿粉的技术指标

⏹矿粉的活性指数是采用标准试验测试确定的，简单的说：矿粉替代50%水泥，拌合制作标准砂浆试件，然后测试砂浆28天强度。含矿粉砂浆强度与不含矿粉基准砂浆强度比，就是矿粉的活性指数。

⏹常用的S95是一个矿粉等级。其中…S‟表示矿粉，来源于英文SLAG（矿渣）。…95‟表示活性指数不小于95%。

⏹标准：S105/95/75，7天活性指数：不小于95、75、55，28天活性指数：不小于105、95、75

⏹流动度比：小于85、90、95

⏹密度。2.8g/cm3，比表面积：不小于350m2/kg

2.矿粉的技术指标

⏹粒化高炉矿渣的质量可用质量系数K得大小来表示：

⏹K=（CaO + Al2O3 + MgO）/（SiO2 + MnO + Ti O 2）

⏹式中CaO 、Al2O3 、MgO、SiO2 、MnO 、Ti O 2为相应氧化物的重量百分数。

⏹质量系数反应了矿渣中活性组分与低活性和非活性组分之间比值。质量系数越大，则矿渣的活性越好。

3.矿粉和粉煤灰的区别

⏹（1）两者来源不同：粉煤灰来源于热电厂排放的烟气经收尘处理后收

集得到的飞灰；而磨细矿粉则是由炼铁高炉排出的熔融态矿渣经水淬（粒化）后再进行干燥、磨细加工而得到的超细粉末。

（2）两者化学组成不同：一般粉煤灰含很高的SiO2、Al2O3，但CaO 却非常低（仅为1-5%）；磨细矿粉则具有与普通硅酸盐水泥非常相近的化学组成，如CaO 30-42%, SiO2 35-38%, Al2O3 10-18%, MgO 5-14%，等。

（3）两者水化活性不同：粉煤灰不具有自身水化硬化特性，只能在有活性激发剂（如硅酸盐水泥等）作用下，才能具有强度；磨细矿粉却具有自身水化硬化特点，能在加水拌和后自行水化硬化并具有强度。当有硅酸盐水泥激发时，其活性得到更充分的发挥。

3.矿粉和粉煤灰的区别

⏹（4）两者的允许掺量不同：粉煤灰在水泥中的允许掺加量为20－40%，但在混凝土中最大掺量一般不超过35%；磨细矿粉在水泥或混凝土中的掺加量则可达20－70%。一些欧洲国家甚至允许掺到85%。

（5）两者在混凝土中的掺加方式不同：粉煤灰一般采用“超量”取代水泥方式以保证混凝土强度达标；磨细矿粉则通常采用“等量”取代水泥方式配制混凝土，其强度仍然可以满足设计要求。

4.掺矿粉混凝土拌和物性能特点

⏹与空白混凝土相比，掺加超细度矿粉混凝土拌和物具有如下基本性能特点：

（1）凝结时间延长，坍落度损失小，对夏季施工有利；

（2）拌和物粘聚性增加，不易分层离析，可泵性好；

（3）混凝土泌水减少，对减少沉降开裂有利。

5.掺矿粉混凝土强度发展特点

⏹1）矿粉掺量对混凝土强度发展有显著影响，应根据设计与施工要求，通过实验确定最佳的掺量范围；

（2）在标养条件下，掺量30-50%矿粉混凝土3天抗压强度约为空白混凝土的50-60%，7天时达到70-80%，28天及以后强度与空白混凝土持平并可持续增长。

6.养护温度对掺矿粉混凝土强度发展影响

⏹（1）掺矿粉混凝土强度发展对养护温度较敏感，温度越低对其强度发展越不利；

（2）夏季施工对掺矿粉混凝土强度发展有利，但应注意混凝土表面保

湿，确保其有充分的水化硬化环境；

（3）冬季施工由于气温较低，混凝土强度发展缓慢，应适当降低矿粉掺加量同时遵照国家有关冬季施工规范，采取必要保温措施，确保其强度满足要求。

⏹（4）结构物中的混凝土实际处于一个温度不断升高的养护环境，其强度发展一般比处于标准条件下（如RH≥90%，T＝20±1oC）养护的混凝土立方试块高。

（5）实验证明，掺矿粉混凝土在绝热温升养护条件下的强度远比标养下混凝土强度高。

7.以下情况下的混凝土应考虑使用大掺量矿粉

⏹（1）有严格温控要求的大体积混凝土（如大型结构物基础、地下室、隧道、等）；

（2）曝露于严酷环境中的抗腐蚀混凝土结构（如港工/海工混凝土结构、污水处理厂、盐碱地区混凝土结构、等）；

（3）具有潜在碱-骨料反应破坏地区的混凝土结构；

（4）自流平（密实）混凝土。

⏹（5）高性能混凝土。

8.矿粉(S95级)在混凝土中的掺量

⏹（1）“单掺”矿粉时，可按等量取代原则并根据以下方法确定矿粉的合适掺量：

(a)对于地上结构以及有较高早期强度要求的混凝土结构，掺量一般为20-30%；

(b)对于地下结构、强度要求中等的混凝土结构，掺量一般为30-50%；

(c)对于大体积混凝土或有严格温升限制的混凝土结构，掺量一般为50-65%；

(d)对于有较高耐久性能要求的特殊混凝土结构（如海工防腐蚀结构、污水处理设施等），掺量可达50-70%。

（2）采用“双掺”粉煤灰和矿粉时，由于受粉煤灰掺量和质量波动的影响很大，只能根据上述基本原则，通过具体试验确定各组份正确的掺加量。