礦物質(zhì)摻和料對(duì)高性能混凝土的影響

魯越 遙馳

摘 要：本文主要從礦渣粉的礦物組成出發(fā)，通過(guò)多種配合比設(shè)計(jì)，研究并分析了礦物質(zhì)摻和料對(duì)高性能混凝土的影響。包括高性能混凝土的力學(xué)性能及電阻率等。

關(guān)鍵詞：礦物質(zhì)摻和料；高性能混凝土；影響

1 引言

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，礦物質(zhì)摻合料的使用能夠顯著提高混凝土的抗?jié)B性，尤其是在較長(zhǎng)齡期的情況下。具體表現(xiàn)在使用單摻粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉以及兩者復(fù)摻配合比的混凝土在較長(zhǎng)齡期時(shí)擁有極低的電通量數(shù)值，較高的電阻率數(shù)值。

2 礦渣粉的礦物組成

礦渣粉的礦物組成是以無(wú)定形的玻璃體結(jié)構(gòu)為主，含有少量的晶體礦物。其中我國(guó)的礦渣粉中玻璃體的的含量一般在85%以上。在礦渣粉中晶體礦物是鈣黃長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石、硅酸二鈣，硅酸一鈣和硫化物等。其中硅酸二鈣在冷卻速度較快的時(shí)候是以β型為主，但是當(dāng)冷卻速度較慢的時(shí)候則以γ型為主。β型硅酸二鈣具有很強(qiáng)的膠凝性，而γ型硅酸二鈣幾乎沒(méi)有膠凝性。因此，這種晶型的轉(zhuǎn)換不僅引起礦渣粉的粉化，也使得礦渣粉的活性降低。礦渣粉中的二氧化硅通常與堿性氧化物形成硅酸鹽礦物。在堿性礦渣粉中，由于堿性氧化物較為充足，所以主要形成硅酸二鈣。在酸性礦渣粉中，由于堿性氧化物含量不充足，所以主要形成硅酸一鈣，過(guò)剩的二氧化硅則是以無(wú)定形的二氧化硅形態(tài)存在。

3 礦物質(zhì)摻和料對(duì)高性能混凝土的影響

3.1 磨細(xì)礦渣對(duì)C60混凝土力學(xué)性能的影響

C60高性能混凝土選擇0.30和0.33兩種水膠比，以分析不同水膠比條件下性能的差異。磨細(xì)高爐礦渣仍采用相對(duì)小摻量的情況，兩種水膠比的摻量均為10% ，20%和30%，摻有磨細(xì)礦渣的高性能混凝土砂率控制在0.41。

由圖1可以看出，水膠比對(duì)不同礦渣摻量的混凝土強(qiáng)度影響非常明顯，同樣是0.30水膠比的混凝土強(qiáng)度在各齡期都高于0.33水膠比的。與摻入粉煤灰不同的是，無(wú)論在28d齡期還是90d齡期，摻入不同摻量礦渣的各配合比的C60混凝土的強(qiáng)度普遍高于基準(zhǔn)混凝土，說(shuō)明礦渣微粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)很大，在早期就能較好地參與到水泥石體系當(dāng)中發(fā)揮自身的活性，起到增強(qiáng)作用。對(duì)于0.33水膠比的C60混凝土，在28d齡期時(shí)基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度最低，其值為68.6 MPa，隨著混凝土組分中礦渣摻量的逐漸增加，強(qiáng)度在28 d齡期呈遞增趨勢(shì)，其中摻有30%礦渣的強(qiáng)度達(dá)到72.1 MPa，較基準(zhǔn)混凝土增高了5.1。在90d齡期時(shí)，三個(gè)摻有磨細(xì)礦渣的復(fù)摻組分的抗壓強(qiáng)度值相差不大，其中摻有20%礦渣的配合比強(qiáng)度最高，為73MPa。可以看出，在0.33水膠比條件下，礦渣可以等量取代水泥量一直到30% 。

對(duì)于0.30水膠比的C60混凝土，發(fā)現(xiàn)其28d的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到很高的水平，各個(gè)配合比在28d的抗壓強(qiáng)度值甚至超過(guò)了0.33水膠比的90d強(qiáng)度。這可能是因?yàn)?.30水膠比的C60混凝土含水量極低，摻入磨細(xì)礦渣后其微細(xì)顆粒的密實(shí)填充效應(yīng)在早期占據(jù)強(qiáng)度的主導(dǎo)地位，其更加緊密堆積的結(jié)構(gòu)使其在早期就能擁有非常高的強(qiáng)度值。而0.33水膠比的混凝土由于其水泥石結(jié)構(gòu)中水分明顯多于前者，礦物細(xì)摻料的顆粒填充作用已經(jīng)不能起到對(duì)強(qiáng)度的主導(dǎo)地位，而是需要綜合其自身活性的發(fā)揮相互疊加。從圖中可以看出在28d齡期的情況下基準(zhǔn)混凝土的抗壓強(qiáng)度值最低，為75.8 MPa，摻有20%磨細(xì)礦渣的混凝土28d強(qiáng)度最高，已經(jīng)超過(guò)基準(zhǔn)混凝土達(dá)到78.9MPa，較基準(zhǔn)混凝土增加了4.09%。在90d齡期時(shí)，基準(zhǔn)混凝土的抗壓強(qiáng)度值與摻有10%磨細(xì)礦渣的配合比組分的強(qiáng)度接近，但明顯低于另外兩組摻有磨細(xì)礦渣的混凝土。其中摻有20%礦渣混凝土的90d強(qiáng)度最高達(dá)到83.3MPa?？梢钥闯鰧?duì)于0.30水膠比時(shí)礦渣等量取代水泥在20%時(shí)可以獲得最理想的增強(qiáng)效果。相同水膠比的高強(qiáng)混凝土摻入礦渣以后強(qiáng)度明顯高于摻入粉煤灰的情況，這可能歸因于磨細(xì)礦渣摻合料在水泥石結(jié)構(gòu)中的微細(xì)顆粒填充和其自身的火山灰活性能夠更好的相互疊加，二者的綜合作用致使礦渣在早期就能發(fā)揮很好的強(qiáng)度貢獻(xiàn)值，后期強(qiáng)度仍然持續(xù)增長(zhǎng)。

3.2 磨細(xì)礦渣對(duì)C60混凝土電阻率的影響

本文試驗(yàn)對(duì)摻有磨細(xì)高爐礦渣粉的C60混凝土仍然選取0.30和0.33兩種水膠比，測(cè)試評(píng)價(jià)其90d齡期電阻率。

由圖2可以看出，在90d齡期的情況下，各個(gè)配合比的C60混凝土在水膠比為0.30的電阻率都要高于水膠比為0.33的電阻率值，正好吻合了電通量測(cè)試結(jié)果所得出的低水膠比混凝土擁有較低的電通量數(shù)值。兩種水膠比的C60混凝土隨著其中礦渣摻量的逐漸增加，其90d電阻率數(shù)值也逐漸增大，趨勢(shì)大致相同。水膠比為0.30時(shí)，基準(zhǔn)混凝土的電阻率數(shù)值最低，為2644Ω·m，礦渣摻量繼續(xù)升高到30%時(shí)的電阻率最高，其數(shù)值為3945Ω·m，較基準(zhǔn)混凝土增加了49.21 %。水膠比為0.33時(shí)，摻有不同摻量礦渣混凝土的電阻率較基準(zhǔn)混凝土幾乎呈直線上升趨勢(shì)，其中摻有30%礦渣粉的混凝土電阻率最高，為3441Ω·m，較基準(zhǔn)混凝土的2135Ω·m提高了61.17%。說(shuō)明了礦渣的摻入極大地改善了混凝土各齡期的電阻率，從而使混凝土擁有更高的抗?jié)B性能。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，磨細(xì)礦渣的使用可以顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，并且在較早齡期的時(shí)候就能表現(xiàn)出來(lái)。摻有磨細(xì)礦渣的C60混凝土強(qiáng)度普遍高于摻有粉煤灰的混凝土，其中0.30水膠比的摻有20%礦渣的配合比在90d抗壓強(qiáng)度最高，達(dá)到83.3MPa。對(duì)于水膠比較大的C30混凝土，28d齡期表現(xiàn)為摻入礦渣后混凝土的強(qiáng)度逐漸下降，而混凝土56d齡期的強(qiáng)度則強(qiáng)力反彈，其中摻有30%礦渣的配合比強(qiáng)度最高為55.43 MPa。

參考文獻(xiàn)：

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