[摘要] 本文闡述了將復(fù)合礦物摻合料ZX摻入混凝土中，可顯著改善混凝土的工作性、強度和耐久性。與單一組分的礦渣和粉煤灰相比，其性能更加優(yōu)良，疊加效應(yīng)顯著，且成本降低，具有良好的市場應(yīng)用前景。
[關(guān)鍵詞] 復(fù)合礦物摻合料； 疊加效應(yīng)； 工作性能； 強度； 耐久性
1 前言
大量研究結(jié)果表明，磨細(xì)復(fù)合礦物摻合料可以改善混凝土的和易性，降低混凝土的絕熱溫升，提高混凝土的耐久性，尤其對提高混凝土的耐腐蝕效果較好。近年來，大體積混凝土工程和高性能混凝土工程施工常常采用摻加磨細(xì)摻合料的技術(shù)路線。目前應(yīng)用較多的礦物摻合料有礦渣、粉煤灰，通常是以單一組分摻入混凝土中應(yīng)用。相比之下，礦渣微粉來源廣，價格適中，替代水泥量大，后期強度較高，但其易磨性較差，用現(xiàn)有水泥廠球磨機生產(chǎn)高比表面積礦渣微粉有一定困難，因而價格較粉煤灰貴，而粉煤灰則早期強度較低。為此，我們研究了多種磨細(xì)工業(yè)廢渣及天然礦物摻合料復(fù)合組成的新型礦物摻合料ZX。通過正交試驗達(dá)到礦渣與多種微粉的最優(yōu)復(fù)合化，充分發(fā)揮各組分的超疊加效應(yīng)和優(yōu)化的顆粒級配，生產(chǎn)出比表面積穩(wěn)定、性能優(yōu)良的復(fù)合礦物摻合料。
2 試驗用原材料
（1）水泥 河南孟電集團P.O32.5級水泥，其性能見表1。
（7）外加劑 新鄭新星外加劑廠生產(chǎn)的脂肪族系FN-S高效減水劑，摻量為1.8%時，減水率為19.2%。
3 試驗方法
采用對比的方式，分別進(jìn)行水泥膠砂強度、混凝土拌和物性能、硬化混凝土強度和耐久性的測定。水泥膠砂強度測定根據(jù)GB/T17671-1999進(jìn)行；混凝土拌和物性能測定根據(jù)GB/T50080-2002進(jìn)行；混凝土抗壓強度測定根據(jù)GB/T50081-2002進(jìn)行；混凝土耐久性測定根據(jù)JGJ82-85進(jìn)行。
4 試驗結(jié)果
4.1 對水泥膠砂強度的影響
將復(fù)合礦物摻合料ZX與純礦渣微粉、粉煤灰進(jìn)行對比試驗，均以30%取代水泥測定水泥膠砂強度，試驗結(jié)果見表7。
表7結(jié)果表明，由于復(fù)合礦物摻合料ZX是由多種微粉復(fù)合而成，在水化過程中，其產(chǎn)生的火山效應(yīng)、形貌效應(yīng)和微集料效應(yīng)的疊加和互補作用，使得在同一摻量下，復(fù)合礦物摻合料ZX的強度優(yōu)于單一組分的純礦渣和粉煤灰，后期強度高于純水泥。
4.2 對混凝土工作性能的影響
表8是復(fù)合礦物摻合料ZX、純礦渣微粉、粉煤灰均以30%取代水泥后，對混凝土工作性能的影響。
表9結(jié)果表明加入摻合料的混凝土后期強度均高于基準(zhǔn)混凝土，尤其是復(fù)合礦物摻合料強度最高。
4.4 對混凝土耐久性的影響
對表8中的4個編號的配合比，分別進(jìn)行了混凝土的抗?jié)B、抗凍和收縮性能測試，結(jié)果見表10。
4.5 對混凝土體積穩(wěn)定性的影響
采用圓環(huán)試驗法對表8中的4個編號的配合比分別進(jìn)行了開裂情況的觀察，結(jié)果見表11。
5 結(jié)果分析
混凝土中的水泥水化時產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的Ca（OH）2晶體，由于Ca（OH）2具有可溶性，在硬化混凝土中Ca（OH）2的分布是極不均勻的，從骨料與膠結(jié)料之間的界面看，界面過度層的一定區(qū)域內(nèi)，Ca（OH）2富集及定向排列，與其它部分的水泥石相比，是一種多孔質(zhì)的結(jié)構(gòu)，強度很低。復(fù)合礦渣微粉經(jīng)充分細(xì)磨，由于機械力活化作用，使其潛在的火山灰活性得以發(fā)揮，摻入混凝土中可與Ca（OH）2反應(yīng)，生成對強度有貢獻(xiàn)的水化硅酸鈣凝膠（C-S-H）。復(fù)合微粉中礦渣富鈣，粉煤灰富硅，在成分上有互補性，容易形成大量C-S-H凝膠，形成致密的結(jié)構(gòu)，使混凝土強度和抗?jié)B性大幅度提高，從而使混凝土耐久性大大提高。
復(fù)合礦渣微粉經(jīng)細(xì)磨后比表面積達(dá)600m2/kg，而水泥比表面積一般為350m2/kg，因此，復(fù)合微粉可填充于水泥顆粒之間，使混凝土密實度增加。由于礦渣易磨性較差，若把礦渣粉磨至比表面積為600m2/kg，，所耗費電能是相當(dāng)大的。而且，按照粉碎理論，粉磨產(chǎn)品粒度分布與物料易磨性有關(guān)，其易磨性越好，顆粒分布越離散，均勻性越差。礦渣易磨性較差，具有較小的離散，而復(fù)合礦渣微粉復(fù)合了易磨性較好的多種物料混合粉磨，不可避免的在粉磨過程中發(fā)生選擇性粉磨現(xiàn)象，粉磨產(chǎn)物粒度分布較寬，微粒更多，從而有更緊密的堆積和填充，使混凝土有較高的工作性能。
粉煤灰球形度很好，具有良好的滾珠效應(yīng)。礦渣微粉球形度稍差于粉煤灰，但優(yōu)于水泥顆粒。復(fù)合礦渣微粉替代部分水泥摻入混凝土中，除了其“形貌效應(yīng)”外，早期與水泥反應(yīng)十分慢，可減少這部分化學(xué)反應(yīng)水，而且礦物微粉填充于水泥顆粒之間，亦減少了顆?？障队盟?，因而可提高拌合物的流動性。由于礦渣顆粒表面致密、光滑，極不容易吸附水分子，在漿體中容易產(chǎn)生光滑的滑動面，從而改善其流動性。但礦渣粉常引起泌水性增大，而粉煤灰則不易引起泌水，石灰石粉的微細(xì)晶粒表面光滑，水分在其表面的附著力小而起到一定的減水作用，對混凝土流動度、強度、抗?jié)B性、抗凍性及收縮性等性能有較好的影響。因而，多種材料復(fù)合的礦渣微粉能使混凝土的泌水、離析現(xiàn)象得到明顯改善，是性能上的優(yōu)勢互補。
6 結(jié)論
復(fù)合礦物摻合料ZX是有礦渣、粉煤灰、石灰石等組分復(fù)合磨細(xì)而成的，具有火山效應(yīng)、形貌效應(yīng)和微集料效應(yīng)的疊加作用，摻入混凝土中可以30%的摻量取代水泥，制成不同強度等級的混凝土。能有效的改善混凝土的工作性，顯著提高混凝土的強度和耐久性能。其性能優(yōu)于單一組分的礦渣和粉煤灰，具有性能疊加和成本降低的雙重效果，經(jīng)濟效益和社會效益均十分可觀。
