不同掺量的矿渣微粉对混凝土和易性及强度的影响.docx

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1、不同掺量的矿渣微粉对混凝土和易性及强度的影响目录1 -序言12 .水泥中用矿渣微粉在国内外应用的现状23 .试验原材料33.1.水泥33.2.粉煤灰33.3.矿渣微粉31 .4.砂32 .5,碎石43 .6.外力口剂44 .研究思路和方案44.1. 研究思路44.2. 研究方法55 .实验主要内容55.1. 1.混凝土配合比设计方案55.2. 混凝土性能检测项目55.3. 混凝土检测方案55.4. 相同比表面积下不同掺入量矿渣微粉对混凝土和易性及强度影响实验数据65.5. 5.相同掺量不同比表面积对混凝土强度的影响76 .主要结论81 .序百矿渣微粉是粒化高炉矿渣微粉的简称，是炼铁厂在高炉冶炼

2、生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后所得的工业固体废渣。我国是钢铁生产大国，通常情况下，每生产It生铁将产生约30Okg粒化高炉矿渣。大量实验研究及生产实践表明，矿渣微粉是一种混凝土掺合料。在当前商品混凝土行业中，矿渣微粉和粉煤灰作为用量最大的两大矿物掺合料，被广泛应用在各等级和各工程的主体结构混凝土中。粒化高炉矿渣主要成分为玻璃体和硅酸二钙，其组成与水泥接近。同时，矿渣微粉具备需水量比水泥低，密度比水泥小，滚珠效应和火山灰效应优良等特点。用于混凝土中不仅可以有效减少工业废渣，而且可以有效改善混凝土工作性能，适当比例的掺入还可以起到提高混凝土早期强度的效果。由于矿渣微粉是由

3、矿渣废料经粉磨生产出来的，随着比表面积增加，粉磨难度和能源消耗上升明显。故而找到矿渣微粉细度对混凝土和易性及强度的影响不仅有利于对矿渣微粉合理的利用，更加有助于节约成本，降低生产能耗。随着中国城市化的发展，预拌混凝土的广泛使用，高炉矿渣微粉、粉煤灰被大量应用在混凝土中充当掺合料。一方面解决了固废的环境污染，一方面在保证混凝土质量的前提下减低混凝土的材料成本，实现了双赢的局面。但是，由于不同胶凝材料体系下，胶凝材料的水化进程有很大的区别，而目前很多商混站对矿渣微粉、粉煤灰双掺体系多数按照经验来使用,给混凝土质量带来不确定性。本文主要介绍在实际配合比设计过程中，通过不同水胶比，不同矿渣微粉掺量的试

4、配，寻找在某个水胶比区间内矿渣微粉的最佳掺量，科学的使用矿渣微粉。本文将根据自身材料特点设计参数区间，通过试验结果分析不同细度和掺入量对混凝土的和易性，早期强度等影响。2 .水泥中用矿渣微粉在国内外应用的现状矿渣是一种具有潜在活性的工业废渣，矿渣的排放和堆积污染环境，占用土地，耗费大量人力物力财力，因此合理有效利用矿渣在很长一段时间内是一个热门话题。1862年，德国商人EmiI1angen发现了磨细矿渣微粉的潜在水硬性，从此，矿渣开始在国内外被广泛应用于水泥及混凝土中。1982年美国发布了“混凝土和砂浆用磨细粒化高炉矿渣标准ASTMC989。1986年英国发布了“水泥中用矿渣微粉”的标准BS6

5、699o1995年日本发布了“混凝土用矿渣微粉”标准JISA6202o1988年加拿大发布了“水泥用粒化矿渣微粉”标准CSA363。以下为国外相关矿渣应用的研究内容。生产技术、产业发展和标准制定等方面的情况不同，导致矿渣微粉在国内外应用的现状也不同。有些国家的磨细矿渣微粉绝大部分应用于水泥混合材，比如日本和巴西；有些国家绝大部分用于混凝土掺合料，比如美国；有些国家和地区则两者兼有，比如中国和欧盟等。随着矿渣微粉应用技术知识的普及以及矿渣微粉生产工艺的不断进步，矿渣微粉的质量得到了显著提升，越来越多的国家开始重视矿渣微粉的功能性和环保效益。从1997年起，中国开始引进日本或德国先进设备和技术，出

6、现越来越多的大型矿渣微粉生产线项目。中国矿渣微粉行业经过二十多年的快速发展，规模日益壮大，逐渐在水泥混凝土行业中扮演着重要角色。3 .试验原材料3.1.水泥本次试验所选用的水泥为市面上使用量较大、性能相对稳定、价格相对低廉且供应比较充裕的P.42.5R级水泥，水泥比表面积为350m2/kg、密度为3.12gcm3;初凝时间实测134min、终凝时间实测为169min；标准稠度用水量为26.4%；3d抗压强度为31.4MPa、抗折强度为6.7MPa；28d抗压强度为53.3MPa、抗折强度为9.0MPa；三氧化硫含量为2.58%、氧化镁含量为1.36%o水泥各项指标均符合规范要求。3.2.粉煤灰

7、本次试验所选用的粉煤灰为二级粉煤灰。细度（0.045mm筛余）为18.5%、需水量比为104%；烧失量为3.24%,三氧化硫含量为0.91%、游离氧化钙含量为0.30%；7d活性为64%、28d活性为76%。各项指标均符合规范要求。3.3.矿渣微粉本次试验所对比的矿渣微粉原始样品为某牌粒化高炉矿渣微粉，密度2.90gcm比表面积为412m2kg,活性指数7d为81%、28d为103%,三氧化硫含量为（U6%、氯离子含量为0.0015%。各项指标均符合标准要求，为对比不同细度矿渣微粉对混凝土影响，本次试验对样品矿渣微粉进行二次粉磨，分别得至U468m2/kg、511m2kg551m2kgW605

8、m2kg,5个细度等级的样品。并分别对5个样品重新归类检测，出细度以外，其他各项化学指标和物理指标基本未出现较大变化。3.4.砂本次试验所用砂，细度模数为2.7、级配区间为区；表观密度为2620kgm堆积密度为1540kg)3;含泥量为0.5%,氯离子含量为0.003%,坚固性为5%。各项指标均符合规范要求。3. 5.碎石本次试验所选用碎石为花岗岩碎石。岩石抗压强度为114MPa、压碎指标为8.0%；表观密度为2680kg/m3、堆积密度为1420kgn;含泥量为0.2%,针片状含量为4%。各项指标均符合规范要求。4. 6.外加剂本次试验所用外加剂为缓凝型聚竣酸高性能减水剂。含固量为23.22

9、%、密度为1.076；减水率为28%,PH值为4.7,氯离子含量为0.02%。各项指标均符合规范要求。4.研究思路和方案4. 1.研究思路矿渣微粉作为部分取代水泥的矿物掺合料掺入到混凝土中，由于其自身性能，对混凝土和易性，力学性能及耐久性能会产生不同影响。矿渣微粉密度较水泥低，单位重量矿渣微粉的分量较水泥多，加上矿渣微粉的良好的减水效应，适量掺入能有效改善混凝土的流动性和粘聚性。与此同时，矿渣微粉自身电荷作用，能有效改善水泥中亲水基与水接触环境，降低混凝土水化热，保证混凝土的后期强度增长。但随着混凝土中矿渣微粉用量的增大，混凝土的保水性和粘聚性会逐渐下滑，混凝土易出现沉降和泌水离析现象，同时，

10、由于矿渣微粉毕竟不能全部取代水泥，水化效果也不及水泥明显，所以，掺量的增高对混凝土的后期强度增长也会产生不利的影响，故而，找到一个合适的矿渣微粉掺入量，使矿渣微粉在混凝土中积极作用最大化，是十分必要的。同时，上文提到，矿渣微粉的比表面积增大在一定程度上对混凝土的和易性和强度有一定积极影响。但随着矿渣微粉比表面积的增大，集料粉磨难度增大明显，加工成本直线上涨，而用到混凝土中效果增长不及成本，终会导致得不偿失的结果。因此，找到一个合适的比表面积，使矿渣微粉的各项性能表现最大化，同时又不至于因加工能耗过大而造成资源浪费。故而，需要进行各项比表面积对混凝土性能对比。5. 2.研究方法针对矿渣微粉自身各

11、项性能及混凝土不用标号特点，本次试验决定针对不同比表面积及对不同掺量矿渣微粉与不同标号混凝土进行综合对比，以确定：以不同比表面积矿渣微粉根据固定比例掺入混凝土中，试验对比其和易性及强度增长的影响；以相同比表面积矿渣微粉，试验对比不同掺入比例下矿渣微粉对混凝土和易性及强度的增长的影响；实验对比高低标混凝土中最佳矿粉掺量是否一致，其中存在什么关系。5.实验主要内容5.1. 混凝土配合比设计方案本次试验分别选择C30和C60两个标号混凝土配合比作为研究对象。主要考虑因素是目前商品混凝土行业中，使用量较大的主体结构配方为C30,而C60作为高标，在主体承重结构中应用也是最多的。故而C30和C60两个标

12、号最具有代表性。C30选用水灰比为0.47,外加剂掺量为1.0%；其配合比为：水泥:煤灰:砂:碎石:水:外加剂=1:0.39:3.05:4.03:0.65:0.0139。对比时矿渣微粉等量取代一定比例的水泥。结合以往生产试配经验，暂定其取代比例分别为10%、20%、30%、40%、50%、70%、90%oC60选用水灰比为0.27,外加剂掺量为1.50%；其配合比为：水泥:煤灰:砂:碎石:水:外加剂=1:0.23:1.21:2.35:0.33:0.0184。对比时矿渣微粉等量取代一定比例的水泥。结合以往生产试配经验，暂定其配合比分别为：10%、20%、30%、40%、50%、70%、90%o6

13、. 2.混凝土性能检测项目试验均检测混凝土初始坍落度/扩展度、1小时经时损失、压力泌水率及容重，并对比评价混凝土和易性；试验均检测一次成型2组试块，分别检测7d、28d抗压强度；5.3.混凝土检测方案混凝土拌合物相关性能检测依据GB/T50080普通混凝土拌合物性能试验方法标准相关规程执行；混凝土强度检测依据GB/T50081普通混凝土物理学性能试验方法标准相关规程执行。5. 4.相同比表面积下不同掺入量矿渣微粉对混凝土和易性及强度影响实验数据为使实验有效，先行确定其他参数不变。本次试验强度。表1是C30和C60两个标号混凝土不同矿渣微粉掺量下对和易性及抗压强度的影响，各项试验结果可以看出，对

14、C30混凝土而言：表I矿渣粉掺量对混凝土性能影响编号标号掺量坍/扩Ih报失和易性B%容说其他R压强度/MPh7d28dX1C3010160/460140/4202.32330偏干32.338.6X2C3020180/520170/5004.12350好34.543.3X3C3030170/540160/51011.2236030.136.2X4C3040170/500170/52017.62380轻微离析26.232.7X5C3050160/470-20.32390离析20.125.9X6C3070一-22.42360严重禹析13.220X7C3090-23.82320离析结底7.18.4X8C6010180/500160/42002380干涩60.666.7X9C6020200/520140/4600.42390偏干&4.368.4X1OC6030210/560220/5801.72410良好66.272.1X11C6040200/540200/5503.12420良好63.569.1X12C6050190/580180/5005.82390偏稀57.860.3X13C6070180/540180/4508.92380离析40.247.9XI4C6090-12.22360离析结底28.741图1C3WC60炉渣扮掺量对混凝土泌水率影响图2C30/C60#渣粉掺量对混凝土强度影响