矿粉在商品混凝土中的应用

矿粉在商品混凝土中的应用1试验用原材料1.1矿粉浙江兆山集团第二水泥有限公司粉磨站，S95级矿粉，主要性能指标为：28天活性指标：102％，流动度比：103％，密度2.95g/m3，比表面积430m2/g。1.2水泥浙江兆山建材集团有限公司生产，普通42.5级，水泥主要性能指标如下：水泥3天抗折强度6.2MPa，3天抗压强度29.6MPa，28天抗折强度为8.2MPa，抗压强度为49.8MPa，比表面积345m2/g，标准稠度25.3，烧失量3.25％，初凝时间125min，终凝时间221min。1.3粉煤灰上虞热电股份有限公司生产的Ⅱ级灰，粉煤灰的主要性能指标如下：粉煤灰细度：15％，需水量比：98％，烧失量：3.4％。1.4砂富阳机制砂，主要性能指标如下：颗粒级配属于Ⅱ区中砂，0.3mm颗粒达到30.6％，细度模数：2.65，含泥量2.5％，泥块含量：0，超径颗粒5.6％，压碎值5.9％。1.5碎石本地5mm～31.5mm连续级配碎石，碎石的主要性能指标如下：级配为比较理想的连续级配，粒圆，压碎值7.8％，针片状含量为2.1％，含泥量0.1，泥块含量0。1.6外加剂诸暨天马混凝土外加剂厂高效泵送剂，主要性能指标如下：外加剂含固量达到35.1％，1.8％掺量87g水净浆流动度为260mm～270mm，1.8％掺量砂浆减水率达到20.5％，密度为1.255g/cm3。2试验方法配合比设计参照JGJ55标准，结合实际工程的使用情况与统计数据进行；混凝土坍落度及和易性等性能观察根据GB/T50080标准；混凝土抗压强度检测根据GB/T50081标准；混凝土耐久性检测根据JGJ82标准。2.1混凝土配合比及性能试验2.1.1混凝土配合比混凝土配合比、部分性能试验及温度对掺加矿粉的混凝土强度的影响试验。2.1.2本试验以水胶比设计值为0.50的C30级配为基准本试验以水胶比设计值为0.50的C30级配为基准（表1），为保准试验数据的有效性，准确性及可对比性，排除其他材料的变化造成该试验数据的误差，为此试验时其他所有材料的材质基本保持一致，用量都固定不变，唯有矿粉分别按10％，20％，30％，40％，50％，60％的比例等量取代部分水泥；每个级配的试验组数分别为30组，表中的每个数据是30组数据的平均值，养护条件为标样（见表2）；因条件限制，为从实际使用为出发点，目的是为了验证矿粉的活性成分在不同温度下的激发程度，同时为验证在相同温度的情况下不同矿粉掺量对混凝土强度影响的情况。温度对加矿粉的混凝土强度的影响没有设计20℃以下的温度，只设计了20℃以上的四个温度值，分别是标养、25℃、30℃及35℃的试验温度，温度控制及测量方法是通过加热器结合温度控制仪对水进行加热来控制水温，试块在水中进行养护，矿粉掺比只设计了三个最佳掺量，分别是20％、30％及40％的矿粉掺量进行对比，为了保准数据的真实性及有效性，每个对比样的试块组数为15组，取平均值，（表3）从表中试验数据情况进行分析：（1）从表2的数据分析从表2的数据分析，试块在标养时矿粉等量取代部分水泥，随着矿粉掺量的逐渐增加，7天的试块强度几乎是成线性下降，而且下降明显；28天强度在掺量低于30％时差距基本不是太大，虽然有所降低，但降低幅度较小，基本都达到设计要求；随着掺量继续增加28天强度也随之下降，而且下降明显；60天的强度却随着矿粉掺量的增加略有上升，但矿粉掺量在40％以上的时候又有所下降，在50％是降幅比较明显；随着龄期的延长，分别在90天与120天的时候，随着矿粉掺量的增加，后期强度增加明显，掺量在30％时达到了峰值，随后又出现下降，在掺量超过50％以上是无论是早期还是后期强度都下降比较明显；再从混凝土的其他物理性能情况观察，随着矿粉的掺加比例不断增加，混凝土的和易性与流动性都出现了明显的改善，坍落度损失也随之减小；但同时随着矿粉掺加比例的不断增加，泌水现象反而明显增加，尤其是矿粉掺量在40％以上时泌水严重，混凝土抓地现象突出，黏性增加，施工性能变差。从强度数据分析，矿粉的最佳掺量在20％到40％之间为最优，尤其是后期强度增长强劲，而不掺矿粉的标准样后期强度，尤其是90天以后的强度增幅缓慢，两者相差悬殊；从混凝土的工作性能分析，矿粉掺量在20％到30％时最佳，虽然30％时有所泌水，但可以通过适当调准其他材料，改善或避免泌水情况的发生，降低外加剂掺量或适当调准粉煤灰用量等方式。（2）从表3的数据分析从表3的数据分析，随着温度的提高，无论是不掺矿粉的基准试块还是掺加矿粉的对比试块，强度都出现了明显增长，尤其是25℃到30℃的增长幅度最大，明显高于其他温度段，而矿粉掺量在30％与40％时的强度增长尤为明显，从数据分析30℃时掺加的矿粉活性成分激发程度已经达到了最大，并不是说高于该温度时矿粉的活性成分不活跃，而是在该温度时大部分矿粉的活性成分已经被激发产生强度，为此强度增长也最快。（3）从表2、3的试验数据说明在20℃以上时矿粉对混凝土强度的影响从表2及表3的试验数据充分说明在20℃以上时矿粉对混凝土强度的影响，尤其是后期的影响较大，随着环境温度的提高30％的矿粉掺量为最佳掺量，30℃时矿粉有效活性成分激发程度最大的温度值，为此在环境温度高于20℃时，尤其是高温季节矿粉比例可以适当增加，考虑不同的结构部位，不同的施工要求，不同的工期结合混凝土的施工性能，成本，最高掺量控制在30％，以25％到30％为最佳掺加比例。2.1.3确定矿粉在不同水胶比对强度的影响是否与以上数据一致为了进一步确定在不同的水胶比中矿粉的掺量对强度的影响是否如以上数据一致，分别设计了水胶比在0.55（C25），0.45（C35），0.4（C40）0.35（C45）四个级配，矿粉掺量分别按照为0，10％，20％及30％四个比例进行试验，发现随着矿粉掺量的递增，7天、28天的试块强度与水胶比在0.50时试块强度有一致性情况，掺量在30％时为最高，但同时也发现随着水胶比的降低，矿粉比例越大时，混凝土黏性也越大，掺量在30％时混凝土黏性达到最大，随着水胶比的降低，胶凝材料的总量绝对值明显增加，而且在矿粉的比表面积大于400m2/kg时，在达到一定比例的掺量时，矿粉的微集料效应就具有一定的减水性能和增加混凝土的流动性功能，但在高强度高标号混凝土（低水胶比）中，掺量比例过高反而增加了混凝土的粘聚性，导致混凝土的施工性能变差，易造成泵送和施工困难，反而在高水胶比时高掺矿粉混凝土的施工性能得到明显的改善，在普通混凝土的应用中根据不同的结构部位高水胶比的矿粉掺量可以控制在40％为最高，早期强度虽有较大影响，但后期强度影响基本不大。2.1.4矿粉等量取代部分水泥配制混凝土矿粉在等量取代部分水泥预制混凝土时，要达到相同坍落度时，比基准混凝土的用水量要低一些，尤其是稠度较高的水泥会更加的明显，而且等量取代的比例越大，用水量相对也越小。在实际的试配和应用过程中，为达到相同的坍落度要求时，一般可调整基准用水量比例或降低一定比例的外加剂用量。在水灰比相对较大的中低强度混凝土中，随着矿粉掺量的不断增加，可以适当调整基准用水量或适当降低减水剂掺量，混凝土达到相同的坍落度时，流动性可以明显得以改善。2.1.5矿粉等量取代部分水泥后矿粉等量取代部分水泥后，在不同龄期时矿粉的活性成分对温度都较为敏感，在相同温度的条件下与基准样相比较，28d尤其是60d及90d强度增减的幅度都要比基准样强度的增减幅度要大，（90d龄期时基准混凝土强度基本不增长）从数据情况反映矿粉的活性成分随温度的提高而增强，矿粉对混凝土强度的贡献值也随着温度的提高而增大，而且温度在＞25℃时混凝土强度的增长幅度是随着温度的提高而增长明显，（为此夏天高温情况下矿粉可以适当多用），而在温度较低的时候，混凝土强度的增长幅度不明显，反而是随着温度降低而减小明显（为此冬季施工时要适当降低矿粉比例），但在90天龄期的时候掺矿粉的混凝土试块强度仍在增长且超过基准混凝土试块强度，为此在环境温度高于25度时，可以适当增加矿粉用量，以增加其后期强度。2.2抗渗性能试验为了验证掺矿粉的混凝土抗渗性能，试配时采用了水胶比为0.40，矿粉掺量分别为0和25％的配合比进行试配，各成型了一组混凝土抗渗标准试块，标养28天后分别对两组试件进行抗渗试验，试验水压从0.1MPa开始逐级加压到1.2MPa，并持压8小时后停机，按照抗渗等级为P10的高标准进行试验，为了有一个直观的对比性，此时两组试件的顶面都没有渗水现象，分别把两组试件都劈开后再观察每个试件的渗水情况，发现不掺矿粉的每个试件都有渗水现象，渗水高度基本在40mm-60mm之间，矿粉掺量在25％的试件有部分渗水，测量渗水高度基本在0-10mm之间。说明用掺加矿粉配制的混凝土密实性能较好，抗渗能力强，在实际工程应用中适用于钢筋混凝土的防水结构。3工程应用某高层住宅，9月底开始浇筑基础（包括梁、承台），当时环境温度30度左右，设计强度等级C35，无抗渗，结构平均厚度0.6m，因工程工期紧，施工进度要求快，施工单位要求提高其早期强度，7天回弹强度要求在75％以上，7天试块强度倒到75％以上，为防止水化热过高导致混凝土开裂，经过综合分析混凝土掺用了25％的矿粉；地下室砼墙、梁板、柱设计强度等级均为C40，同时也要求提高其早强及减小水化热，同时考虑到混凝土的粘聚性，施工性能及泵送性，混凝土的矿粉掺量为22％，配合比如表4。混凝土具有良好的工作性能，物理力学性能和耐久性能，在三方共同见证下试块分别取样成型12组，7天试压了6组，C35的平均强度28.4MPa，达到设计强度的81％，7天龄期时经过三方同时回弹，C35平均回弹值34.9MPa，C40的试块平均强度35.8MPa，达到设计强度的89.5％，C40平均回弹值为37.9MPa，28天龄期时的试块平均强度C35为38.3MPa，达到设计强度的109％，三方共同回弹结果C35平均回弹值39.1MPa，C40平均试块强度为45.6MPa，达到设计强度的114％，三方共同回弹结果为42.5MPa，满足《混凝土结构工程施工质量验收规》GB50204的标准要求。同时工程结构面表面感官也非常好，受到业主及工程承包方的好评。4矿粉在商品混凝土中应用时应注意的问题4.1注意矿粉掺量矿粉等量取代部分水泥时，随着矿粉掺量的不断增加，混凝土早期强度下降明显，尤其在冬季低温天气时更明显，而目前实际情况是抢工期抢进度是各工程出现的普遍现象，两者是一对矛盾。另外，混凝土强度高水胶比较小时，随着矿粉掺量的增加，混凝土的粘稠度也相应的增大甚至出现明显的抓底结板情况；低强度混凝土水胶比较大时，矿粉掺量如果过大，反而易产生混凝土离析。因此在实际使用时，应根据工程实际情况，工程进度、强度要求、工程结构特点、施工情况，环境温度等的不同，合理地确定矿粉掺加比例。4.2加强矿粉复检工作目前市场上供应的矿粉生产工艺及流程主要是两种，一种是大型立磨生产的，另一种是球磨机（部分为水泥球磨改造）生产的。相对来说，大型立磨生产工艺先进，产量高，矿粉的成品细度非常稳定，而球磨工艺受工序影响，生产的矿粉细度不能长期稳定，所以难以达到要求。建议商品混凝土企业在选择矿粉时尽量选用立磨生产的成品矿粉。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基准水泥有很大的关系，同一矿粉采用不同基准对比水泥时，检验出的结果也会有很大的差异；即使采用同一厂家的水泥作为基准水泥，由于批次不同，结果也有可能出现不同。所以商品混凝土企业应该用公司实际使用的水泥作基准水泥进行对比试验，并且要多试验多进行数理统计分析，特别是同时在使用两家及以上水泥品牌时，必须把每家水泥都进行对比试验再确定使用其中一家作为基准水泥来进行矿粉性能检测，作为检测依据。4.3注意调整混凝土的凝结时间掺有矿粉的混凝土，具有一定缓凝效果，凝结时间会比不掺矿粉的普通混凝土会有适当延长。因此，应注意调整混凝土的凝结时间，特别是秋冬季节环境温度日平均不足10℃时，应及时调整混凝土配合比，降低矿粉掺量（甚至不掺）或改变外加剂的品种来调整凝结时间，以免出现超长凝结时间4.4注意混凝土的养护矿粉、粉煤恢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。4.5注意矿粉掺量要适中在一般情况下夏天施工时可以适当增加矿粉掺量，一方面可以降低混凝土水化热预防混凝土开裂，另一方面可以增强混凝土后期物理力学性能、耐久性同时可以适当降低混凝土生产成本，在冬季施工时根据实际情况应适当降低矿粉比例，以面影响混凝土早期强度，影响施工进度。5结论5.1矿粉取代部分水泥，能减少水化热矿粉取代部分水泥，能适当减少混凝土的水化热，从而延缓混凝土的凝结时间，改善