矿粉在商品混凝土中的应用

196
84
57
175
1.5
180
-
27.7
40.9
45.2
30
179
101
57
175
1.5
185
-
25.8
43.2
46.0
35
162
118
57
175
1.5
195
-
24.8
38.7
43.8
40
145
135
57
175
1.4
185
-
23.6
38.5
42.7
50
112
168
57
175
1.4
195
-
22.0
38.0
表7
强度等级
水泥
矿粉
粉煤灰
水
TS301
C40
234
125
58
175
7.51
C50
303
122
63
166
9.76
混凝土具有良好的工作性能，物理力学性能和耐久性能，完全满足《混凝土结构工程施工质量验收规》GB50204-2002的要求。同时，工程感观也非常好，受到使用方业主的好评。
5.矿粉在商品混凝土中应用时应注意的问题。
表观密度g/m3
0.2
0
5.2
6.3
2680
1.6外加剂：苏州工业园区同盛新材料有限公司生产的TS301高效减水剂，掺量为c×1.5%时，减水率为18%
2试验方法
配合比设计参照JGJ55-2000并结合经验进行；拌合物坍落度及和易性观察根据GB/T50080-2002进行；抗压强度测定根据GB/T50081-2002进行；耐久性测定根据JGJ82-85进行。
192
167
58
175
1.6
190
-
27.8
47.8
60.2
50
146
202
57
170
1.6
180
-
25.4
44.8
57.5
0.35
0
443
-
66
178
2.0
185
粘性大
40.1
51.2
65.4
-
20
329
98
64
172
2.0
200
不粘
37.6
51.0
64.1
-
25
298
120
62
168
2.0
200
3.1.3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。
3.2抗渗性能试验
76.2
107
1.2水泥：苏州天山水泥有限公司生产，普通42.5级，其性能见表2
表2水泥主要物理性能
标准稠度用水量
/%
安定性
抗折强度/MPa
抗压强度/MPa
3d
28d
3d
28d
28.6
合格
6.0
8.7
28.4
56.0
1.3粉煤灰：苏州望电粉煤灰分选厂生产Ⅰ级灰，其主要性能见表3
表3粉煤灰性能
细度（45μm筛子）/%
5.2加强矿粉复检工作
目前市场上供应的矿粉有大型立磨生产的，也有球磨机(部分为水泥球磨改造)生产。相比而言，大型立磨由于其先进的生产工艺，矿粉的细度非常稳定，而球磨矿粉的细度难以达到要求，也难以长期稳定。建议商品混凝土企业优先选用立磨矿粉。
矿粉一般需复检活性指数与流动度比，但这两项指标与检验用的水泥有很大的关系，同一矿粉采用不同对比水泥时，检验出的结果会有很大的不同；即使采用同一水泥，由于批次不同，结果有可能也不同。所以商品混凝土企业应该用实际使用的水泥作对比，并且多试验多分析，特别是在选用不同厂家生产的水泥前，必须先用该水泥作对比水泥进行试验。
3.1.2水胶比较小时（本试验中为0.35），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。
1.1矿粉：南京梅宝新型建材有限公司生产，S95级，其性能见表1
表1矿粉性能
主要化学成分
比表面积(m2/kg）
密度
(g/cm3)
烧失量
/%
Cl–
/%
SO3
/%
流动度比
/%
活动指数
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
7d
28d
32.9
15.36
37.04
10.52
436
2.90
-0.38
0.007
0.07
105
烧失量/%
需水量比/%
SO3/%
9.6
4.72
95
0.14
1.4砂：天然河砂，其主要性能见表4
表4砂的主要性能
细度模数
含泥量/%
泥块含量/%
表观密度g/m3
2.5
0.5
0
2630
1.5碎石：湖州5mm~31.5mm连续级配碎石，其主要性能见表5
表5碎石的主要性能
含泥量/%
泥块含量/%
压碎指标/%
针片状颗粒含量/%
表6混凝土配合比及性能
水胶比
矿粉掺量/%
水泥
矿粉
粉煤灰
水
TS301/%
坍落度/mm
和易性
混凝土抗压强度/ MPa
R3
R7
R28
R60
0.60
0
249
-
59
185
1.1
180
粘聚性一般
17.2
24.1
33.2
-
20
201
60
57
180
1.1
185
14.2
21.6
36.6
-
30
171
90
57
180
1.1
矿粉在商品混凝土中的应用
近年来，随着东园西区创建、房地产开发以及城市基础设施建设的全面发展，苏州市商品混凝土行业快速发展，但竞争非常激烈。要想在这一市场中占得一席之地，第一，必须确保混凝土的质量并提供优质的服务，树立企业品牌形象，扩大市场影响力；第二，在保证质量的前提下，控制产品的成本，理论上可通过使用高效减水剂和矿物掺合料降低单方水泥用量。但就目前情况而言，聚羧酸盐类等高效减水剂价格昂贵，且商品混凝土中C25~C40中低强度等级占绝大多数，使用后成本反而提高；粉煤灰的应用技术已经非常成熟，但其强度发展慢，在掺量上又有严格的限制，很难再有潜力可挖，而矿粉胶凝系数高、强度发展比粉煤灰快，可改善混凝土拌合物性能和长期性能，同时，矿粉与水泥存在一定的价差，等量取代后经济效益是显而易见的。因此，矿粉已成为理想的掺合料逐渐被广大混凝土企业采用。我们在矿粉的应用方面作了一些试验工作，并通过工程应用得到一些体会，本文就此方面情况作以介绍。1试验用原材料
5.3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。
5.4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。
42.1
0.42
0
378
-
62
185
1.8
190
和易性优，掺矿粉扩展度≥500mm
-
40.0
52.6
61.6
20
283
86
60
180
1.8
190
-
32.3
51.6
59.6
30
234
125
58
175
1.8
180wk.baidu.com
-
31.2
52.2
62.8
35
213
146
58
175
1.8
190
-
30.2
48.0
60.5
40
稍粘
37.6
53.1
68.7
-
30
268
141
61
165
2.0
185
粘性大
34.8
53.8
71.5
-
抗压强度MPa抗压强度MPa
矿粉掺量/%矿粉掺量/%
图1水胶比0.60图2水胶比0.52
抗压强度MPa抗压强度MPa
矿粉掺量/%矿粉掺量/%
图3水胶比0.42图4水胶比0.35
4．工程应用
某高层住宅，基础承台设计强度等级C40，结构厚1.8m，综合考虑（特别是水化热），混凝土掺用了30%的矿粉；地下室墙板至转换层梁板设计强度等级均为C50，主要考虑到粘聚性，混凝土掺25%的矿粉，配合比如表7。
190
12.6
20.8
37.2
-
40
141
120
57
180
1.0
180
11.4
19.6
36.4
-
0.52
0
295
-
61
185
1.5
180
和易性良好
-
30.7
41.6
45.5
15
235
52
59
180
1.5
180
-
28.7
41.8
47.0
20
220
69
57
180
1.5
190
-
28.1
40.9
44.8
25
5.1注意矿粉掺量
矿粉等量取代部分水泥时，随着掺量的增加，混凝土早期强度几乎线性下降，而目前各工程工期紧、施工进度快是普遍现象，两者是一对矛盾。
另外，水胶比较小时，随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底；水胶比较大时，矿粉掺量过大，易产生离析。
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。
6.结论
6.1矿粉取代部分水泥，能减少水化热，延缓凝结时间，改善混凝土的工作性能，提高抗渗性。
6.2矿粉取代部分水泥，混凝土早期强度与掺量有关，一般呈下降趋势，但对28天及长期强度的影响逐渐变小。30%掺量时，28天强度最高。
6.3采用矿粉可以利用工业废料，保护环境，符合国家可持续发展的战略要求。对企业来说，也是降低成本的一项有效措施。
3混凝土配合比及性能试验
3.2混凝土配合比(粉煤灰掺加比例固定)及部分性能试验，详见表6及图1~图4，分析如下：
3.1.1水胶比较大时（本试验中为0.60,0.52,0.42），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。
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为了验证掺矿粉混凝土的抗渗性能，我们采用水胶比为0.42，矿粉掺量为0和25%的配合比各成型了一组6个混凝土抗渗标准试件，标养28天后进行抗渗试验，试验水压从0.1MPa开始，每隔8h增加0.1Mpa，逐级加压1.4 Mpa并持压8小时后停机，此时两组试件顶面均无渗水现象，劈开后观察渗水情况，不掺矿粉的试件渗水高度在30mm-50mm之间，矿粉掺量25%的试件渗水高度在0-10mm之间。说明用矿渣微粉配制的混凝土密实性好，抗渗透能力强，适用于钢筋混凝土防水结构。