矿粉与粉煤灰双掺在混凝土中的试验与应用

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1、矿粉和粉煤灰复掺混凝土的试验与应用张杰,陈云飞,孙明喜,高星光（山东电力建设第二工程公司250100）摘要：矿粉和粉煤灰同时复掺入混凝土中，改变了以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局面。克服单掺粉煤灰时取代水泥量有限的弱点，可以进一步降低水泥用量。矿粉和粉煤灰复掺，其火山灰效应、形态效应和微集料效应相互叠加，在混凝土拌合物中优势互补，减少了混凝土坍落度经时损失，适于远距离运输、泵送，利于施工。不仅提高了混凝土后期硬化强度，而且提高了混凝土抗氯离子侵入性能，改善了混凝土的耐久性。另外，矿粉和粉煤灰均为工业废料，降低混凝土成本同时，变废为宝，节能降耗，改善环境。关键词：矿

2、粉粉煤灰复掺混凝土混凝土耐久性节能降耗1引言矿渣微粉是水淬粒化高炉矿渣经粉磨后达到规定细度的一种粉体材料。矿渣是由高炉炼铁熔融的矿渣骤冷时，来不及结晶而大部分形成的玻璃态物质。其主要化学成分为氧化钙、氧化硅和氧化铝，此三种成分占其总量的95%以上。1862年，德国人发现水淬粒化高炉矿渣具有较高的潜在活性，此后，矿渣曾长期作为水泥混合材使用。磨细矿粉在水泥等激发剂的作用下，与水化合可生成水硬性的胶凝材料。自上世纪90年代起，我国开始了矿粉的特点及应用研究。清华大学对矿粉在高强混凝土的应用进行了研究，在其编写的《高强混凝土结构设计与施工指南》一书中，特别提出矿粉在配

3、制高强混凝土方面的巨大潜力。由中国土木工程学会出版的《混凝土结构耐久性设计与施工指南（CCES01-2004）》标准中，也明确指出对于耐久性混凝土矿物掺合料应作为混凝土的必要组分，且对于恶劣环境和海水环境，宜将大掺量矿渣作为胶凝材料的必需组分。由于粉煤灰各“灰元”结构的不同和不同掺量，对混凝土的质量具有不同程度的影响，混凝土中的水泥在水化过程中产生的氢氧化钙可以对粉煤灰固有的火性进一步激化，发生二次反应，改善混凝土内部结构，促进混凝土性能的提高。根据《混凝土结构耐久性设计与施工指南》规定：使用两种或两种以上的掺合料复合而成的磨细矿物掺合料，其效果通常能明显优于单

4、一矿物掺合料。因此，应开展矿粉与粉煤灰复掺技术的试验和应用。2开展复掺混凝土试验的原因和条件2.1试验的原因华电国际莱州电厂一期2×1000MW级工程由华电国际电力股份有限公司全资建设，规划容量8×1000MW，一期为两台1000MW国产超超临界机组。厂址位于山东省莱州市金城镇海北嘴，莱州电厂属海滨电厂，有大型的运煤码头，部分地上的建筑物离海距离不足50米。从建筑环境分类上来看，属于典型的Ⅲ类近海或海洋环境，部分结构环境作用等级为D（严重）级。根据《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004）要求，该区域的混凝土应注重环境侵蚀对混凝土耐久性的影响，

5、因此混凝土不仅要满足设计强度的要求，还要满足混凝土耐久性设计要求。2.2试验用原材料骨料：砂子采用莱州郭家店河砂，具体指标见表一；石子采用莱州石子5～31.5mm连续粒级碎石，具体指标见表二；水泥：采用龙口丛林水泥P•O42.5，水泥性能指标见表三；矿粉：采用龙口丛林集团生产的S95级粒化高炉矿渣粉，主要化学成分见表四；粉煤灰：龙口电厂Ⅱ级粉煤灰，主要化学成分见表五；外加剂：北京中建宏业建筑科技有限公司生产的MRT-1型高效减水剂，掺量2.5%时，其技术指标见表六；拌合用水：符合饮用标准的饮用水。表一：砂子技术指标细度模数含泥量泥块含量表观密度松散堆积密度氯离子

6、含量3.22.6%0.7%2700kg/m31480kg/m30.002%表二：石子技术指标级配含泥量泥块含量表观密度松散堆积密度压碎指标针片状含量5-31.5mm连续粒级0.8%0.4%2720kg/m31460kg/m395%表三：水泥物理性能指标比表面积（m2/kg）标准稠度用水量（%）安定性（雷氏夹）凝结时间（min）抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）烧失量（%）初凝终凝3d28d3d28d37028.22mm2263155.28.919.647.22.26表四：矿粉性能指标烧失量比表面积流动度比活性指数1.364709599表五：粉煤灰物理性能指标烧

7、失量细度需水量比含水量1.4525.292/表六：外加剂性能指标减水率含气量收缩率比抗压强度比对钢筋锈蚀作用1d3d7d28d21%3.0102%无2.3试验方案和内容（1）研究内容矿粉对混凝土工作性能、物力力学性能、耐久性和混凝土成本的影响。（2）试验方案按本工地最常用C25、C30、C35、C40强度等级设计混凝土，胶凝材料分纯水泥、水泥+粉煤灰、水泥+粉煤灰+矿粉组成试样。采用《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GB/T50080-2002）检测试样工作性，采用《普通混凝土物理力学性能试验方法》（GB/T50081-2002）检测试样物理力学性能，采用《普通

8、混凝土长期性能和耐久性能