泰兴市腾飞商品混凝土有限公司
摘要：矿物掺合料是高性能混凝土的必要组份之一，近年来，由于掺合料具有独特的优越性：不仅能提高材料的力学性能、耐久性以及环境友好性，而且可以节约能源、资源，减少造成温室效应的气体排放，它们在工程中的应用越来越广泛。本文重点探讨了矿物掺合料对高性能混凝土的影响。
关键词：矿物掺和料；高性能混凝土；矿渣；煤灰粉
水泥混凝土是当今世界上最普遍的人造建筑材料，目前从技术发展的角度来讲，已进入了高性能混凝土阶段。与普通混凝土相比，高性能混凝土水泥用量大且标号高，水化放热速率快，短时间内放热量高，使得高性能混凝土容易产生温差应力裂纹，导致耐久性大幅度下降。因此，设法降低高性能混凝土中胶结材的水化热、放热速率及最高温升具有十分重要的意义。矿物掺合料是制备高性能混凝土的关键组分，它的加入能降低水化热和延迟水化放热进程，但是矿物掺合料的种类、掺量及掺加方式（单掺、双掺、三掺）的不同，其水化放热过程差别亦很大。为此我们选用了3种有代表性的矿物掺合料：粉煤灰、矿渣、硅灰，从掺量和掺加方式来探讨高性能混凝土浆体的水化放热规律，以期指导高性能混凝土的工程实践。
1原材料选择
（1）水泥：江西亚东水泥有限公司的525#普通硅酸盐水泥；
（2）粉煤灰：国电泰州电厂的磨细Ⅰ级粉煤灰；
（3）矿渣：江苏祥爱建材有限公司的磨细粒化高炉矿渣；
（4）硅灰：武汉硅钢厂的硅灰；
（5）高效减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司的高性能减水剂，其减水率为25%。各原材料的化学组成和物理性能见表1。
试件采用机械搅拌，共制作16种配比的标准立方体试件。试件由原料经干拌、湿拌，然后在振动台上分二次振动成型，标准养护至规定龄期取出进行强度测试。具体配合比见表3。
2试验结果
配合比1作为基准混凝土，16种配比的混凝土其强度发展见表4。
从表3和表4的试验资料可见；（1）用磨细矿渣取代20%的水泥（配比2），其7、28d、90d、的抗压强度与基准混凝土基本相同或略有提高。（2）磨细矿渣与硅灰双掺（配比8），其抗压强度与基准混凝土基本相同，但可获得塌落度＞200mm，扩展度达500mm的高流态高性能混凝土。随龄期的增长，强度缓慢增加。（3）复合掺入10%的硅灰和30%的磨细矿渣水泥用量仅330kg/m3（配比11），28d的强度比基准混凝土略有提高，且拌合物的工作性能良好。（4）粉煤灰与磨细矿渣双掺（配比7），抗压强度与基准混凝土基本持平但流动性能比单掺磨细矿渣明显提高，证明复合效应是存在的。（5）矿物掺合料配制的混凝土（配比3）与基准混凝土相比，早期强度偏低，后期强度增加较大，但在此基础上增加5%的硅灰（配比13），由于硅灰具有早强的作用，从而使7d、28d的抗压强度比基准混凝土提高10%左右。（6）矿物掺合料的混凝土当水灰比＞0.3且减水剂用量＞1%时，对混凝土的影响不利。
3矿物掺合料对高性能混凝土的影响分析
国内的一些研究表明：磨细矿渣粉作为水泥基材料的增强混合材具有填充效应、火山灰效应和微集料效应，适量掺加能改善水泥浆体与集料界面粘结强度，形成自身的紧密体系。但是，当在混凝土或砂浆中加入较大掺量的磨细矿渣粉时，笔者认为，此时磨细矿渣粉对强度的贡献起到主导性的作用，而少量的水泥则在对强度贡献的同时主要起到激发剂的作用，促使磨细矿渣粉进行水化和二次水化反应。所以，砂浆在磨细矿渣粉掺量为90%时仍具有较大强度。然而单独采用磨细矿渣粉时，由于磨细矿渣的火山灰效应没有得到发挥，强度则明显下降。掺和料复掺二次水化及其对高性能混凝土孔结构的影响在水泥净浆中双掺粉煤灰和矿渣，虽然两者的活性相差较大，但二者的化学成分具有互补性。在水泥石的后期发展上，主要是水泥熟料水化析出的Ca（OH）2，通过液相扩散到粉煤灰球形玻璃体表面，促使粉煤灰发生“二次水化反应”，表现出“叠加效应”。“叠加效应”产生是有条件的：一是细度，二是最佳比例。同时掺入粉煤灰和矿渣一方面填充了水泥水化和硬化过程中残留的孔隙，另一方面，复合掺合料中的细微颗粒均匀分散到水泥浆体中会成为大量水化产物的核心，随着水化过程的进展，这些细微颗粒及其水化产物填充了水泥石的空隙，从而改善了水泥浆体的孔结构。硅灰与粉煤灰复合时，混凝土总孔隙率和毛细孔隙率较单掺混凝土能进一步降低，这与C+FA+SF三元胶凝体系的密实填充性能改善和复合胶凝效应相关，起到了一定优势互补的作用。相对单掺粉煤灰的混凝土而言，硅灰与粉煤灰双掺混凝土孔隙率下降，毛细孔孔结构进一步改善，说明粉煤灰与硅灰复合双掺取代部分水泥起到一定的优势互补作用。磨细的矿渣粉和硅灰双掺，与水泥构成三元复合胶凝材料时可以改善混凝土性能。当掺合料的活性组分与水泥水化生成的Ca（OH）2作用时，可以生成低碱度的水化产物同时改善凝胶体的质量，由于矿物掺合料的作用，硬化水泥浆体的密实度提高，从而增强混凝土的抗渗透性能。
参考文献：
[1]林春升.大掺量磨细矿渣粉部分取代水泥的可行性研究[J].新型建筑材料，2003年10期.
[2]高小建，杨英姿，邓红卫.矿物掺合料对高性能混凝土收缩分布的影响[J].哈尔滨工程大学学报，2010年9期.