超细矿渣粉在混凝土中的应用研究

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发布时间：2021-09-08

资料介绍

超细矿渣粉在混凝土中的应用研究
Study of Application of Superfine Blast Furnace Slag Powder in Concrete
杨利香，雷芳华，张贺
(1．上海市建筑科学研究院(集团)有限公司，上海200032；2．上海市构件制品有限公司，上海200090)
摘要：从超细矿渣粉的减水机理、活性改善机理以及与其他外掺料的复合效应出发，开展超细矿渣粉用于普通混凝土和混凝
土预制构件的应用研究。结果表明，超细矿渣粉可显著提高混凝土强度，且耐久性优良，并能促使混凝土预制构件实
现免蒸养，其经济效益显著，市场前景广阔。
关键词：超细矿渣粉；混凝土；管片混凝土
中图分类号：TU521 文献标识码：A
0前言
超细矿渣粉是指以矿渣微粉为主要原材料，通过一定
程度的深化加工和复配，形成细度更细(比表面积达到
500 m ／kg以上)的一种新型掺合料，属于矿渣微粉的高
端衍生品，其具有较高的比表面积和火山灰活性。
矿渣微粉在混凝土中应用在我国已取得了长足的发展。
但目前常用的$95矿渣微粉在混凝土中的应用仍存在诸多
问题：①掺人量偏低(一般掺量60～70 kg／m )；②颗粒
级配较差；③早期强度低(3 d强度一般<65％)；④干缩
偏大等。而超细矿渣粉经超细粉磨，粒径分布合理，早期
活性高、耐久性好。因此，挖掘矿渣微粉潜在活性，开发
超细矿渣粉，成为了矿渣市场的必然走势。
1超细矿渣粉的作用机理
1．1超细矿渣粉的减水机理
超细矿渣粉的减水机理主要与颗粒物理性态有关，可
以用微填充效应和体积质量效应来分析。①微填充效应。
在混凝土粉料中，水泥颗粒粒径最大，磨细矿渣、粉煤灰
次之，硅灰最小，超细矿渣粉的粒径大小介于粉煤灰和硅
灰之间，球状小颗粒的超细矿渣粉可填充在水泥、粉煤灰、
硅灰颗粒间的空隙中，置换出其间的填充水，从而使拌和
物的表面水相应大量增加，促进水泥浆体流动性的改善。
②体积质量效应。矿粉加入到水泥中时，一般都采用质量
置换法，在等质量置换水泥的条件下，可以获得更多的胶
凝材料浆体体积，从而提高拌和物的流动性。
1．2超细矿渣粉活性改善机理
超细矿渣粉的反应活性分为固有活性和诱增活性” 。
①固有活性：粒化高炉矿渣在碱激发、硫酸盐激发下发生
反应，形成低钙型CSH凝胶和相应的反应产物，不仅增
加了CSH的量，而且消耗了于强度不利的氢氧化钙(CH1
晶体，CH的减少又进一步促使c s和c s的水化，形成
了有利于水泥和矿渣水化的良性循环，超细矿渣粉的这种
反应活性可称为固有活性。②诱增活性：超细矿渣粉粉磨
过程不仅是颗粒减小的过程，同时伴随着晶体结构及表
面物理化学性质的变化。晶体结构的变化主要反映为晶粒
尺寸减小、晶体形变增大和结构发生畸变。晶粒尺寸减小，
保证了矿物与水接触面积的增大；晶体形变增大提高了矿
物与水的作用力；结构发生畸变、结晶度下降使矿物晶体
的结合键减小，水分子容易进入矿物内部，加速水化反应。
另外，在机械力粉磨的过程中，强烈的机械冲击、剪切、
磨削作用和颗粒之间相互的挤压、碰撞作用，可能促使矿
渣玻璃体发生一定程度的解聚，使得玻璃体中的分相结构
在一定程度上得到均化，这也是矿渣活性提高的重要原因。
1．3超细矿渣粉与其他外掺料的复合效应
超细矿渣粉与水泥、粉煤灰、硅灰等其他矿物掺合料
复合掺入混凝土中，微观层面上，将会产生“多元复合效
应” ，即微集料效应、形态效应、界面效应和火山灰效
应；宏观层面上，则会出现“1+1>2”的性能叠加效应，