复合掺合料在商品混凝土中的探索及应用

来源：核心期刊咨询网时间：2021-04-19 09:5912

摘要：摘要：本文讲述矿物掺合料的发展趋向，通过大掺量矿物掺合料在商品混凝土中的应用对大掺量矿物掺合料配合比混凝土原材料选用、配合比设计、性能指标检验等都进行了一系列有益的探索和研究。为此，研究高钙粉煤灰与其他矿物掺合料的复合， 在确保胶凝材料体积

　　摘要：本文讲述矿物掺合料的发展趋向，通过大掺量矿物掺合料在商品混凝土中的应用对大掺量矿物掺合料配合比混凝土原材料选用、配合比设计、性能指标检验等都进行了一系列有益的探索和研究。为此，研究高钙粉煤灰与其他矿物掺合料的复合， 在确保胶凝材料体积安定性合格的前提下，进一步改善预拌混凝土性能， 降低预拌混凝土成本，有着十分重要的现实意义。

　　关键词：复合掺合料、胶凝材料、配合比、商品混凝土、

　　绿色的涵义随着人们认识的不断提高而不断扩大，主要概括为节约资源、能源;不破壞环境，更有利于环境;可持续发展，保证人类后代能健康、幸福的生存下去。作为一种材料或一种产业，节约资源、能源也是为本身能够持续存在和发展。水泥混凝土作为当今最大宗的人造材料，是当代建筑工程中使用主要材料之一，主要原料水泥会对环境的影响十分巨大。水泥厂排出有害气体CO2、SO2、NOX以及粉尘，而CO2 是主要的温室气体。我国的建材行业只有从产品设计、原材料替代、工艺革新和设备改造等源头入手，开发引进绿色建材技术，不断促进技术进步，才能使建材工业走上健康发展的道路。

　　我国是一个自然资源相对稀缺的国家，由于传统生产方式、生产工艺和技术条件的限制，使得资源的浪费现象日趋严重。显然，这与社会发展的宗旨背道而驰。我国的建材行业只有从产品设计、原材料替代、工艺革新和设备改造等源头入手，开发引进绿色建材技术，不断促进技术进步，才能使建材工业走上健康发展的道路。在绿色混凝土的胶凝材料中，工业废渣为主的细的矿物掺合料将节代大量的水泥熟料，最多可达60-80%，进而可以改善环境，减少二次污染。

　　一、商品混凝土使用矿物掺合料的种类及技术发展趋向

　　1、粉煤灰

　　粉煤灰是用煤粉炉发电的电厂排放出的烟道灰，是由大部分直径以μm计的实心和中空的玻璃微珠以及少量的莫莱石、石英等结晶物质组成。属人工火山灰质材料，颗粒很小，多呈球形(通称微珠)。掺入混凝土中，它的颗粒形态效应产生减水势能，微集料效应产生致密势能，火山灰质效应产生活化势能;从而起到减少需水量，提高耐久性和抗渗能力，减少收缩，降低内部温升，提高抗拉强度，抗硫酸盐侵蚀，减少泌水和抑制碱一骨料反应等多方面的作用。90年代中，粉煤灰的排放量超过11.5亿吨，对环境构成重大破坏。

　　由于燃尽技术与收尘设备的改善，及烘干设备使用，为商品混凝土生产提供大量优质粉煤灰，同时降低对环境的污染。粉煤灰的价格在水泥的1/2到1/4之间，大量的使用粉煤灰可以降低商品混凝土的成本。现代粉煤灰成为商品混凝土搅拌站不可缺少的原材料之一，到北京地区夏季经常会出现供不应求得现象。然而，因为材料本身的性能其掺量不能超过水泥用量的30%。

　　2、粒化的高炉矿渣粉

　　粒化高炉矿渣简称矿渣，炼钢时产生一种工业废料。在水淬时形成大量的玻璃体，还含钙镁铝黄长石和少量的硅酸一钙或二钙等结晶组分，因此它具有微弱的自身水硬性。粒径大于45μm的矿渣很难参与水化反应，比表面积超过3500cm2/g，才能充分的发挥其活性，减少泌水性。我国年产水淬矿渣5000万吨，主要用于水泥的混合材。但是矿渣比水泥熟料的易磨性差，混合粉磨不能充分发挥矿粉的性能。粉磨磨细成为趋势。1958年南非将水淬矿渣烘干磨细，首次将矿粉用于商品混凝土。目前国外发达国家已将掺入矿粉的混凝土普遍应用于各类工程。在英国、美国、加拿大、日本、新加坡、东南亚地区矿粉普遍应用于商品混凝土和掺入水泥。八十年代各国相继制定了矿粉的材料标准。2000年我国的国家标准《用于混凝土德粒化高炉矿渣粉》(GB18046-2000)颁布实施。矿粉的生产工艺从最初是振动超细磨细统、改造原有的球磨系统到现在大型进口的立磨系统，矿粉也大量应用于各种混凝土工程中。目前每年用于北京地区商品混凝土和掺加在水泥中矿粉已超过800万吨。但因为矿粉的细度较细，掺量过大，会造成混凝土拌合物比较粘稠。

　　二、复合掺合料的推广

　　复合掺合料指磨细矿粉、粉煤灰等掺合料复合使用，复合化带来超叠加效应，能够提高掺加量，多掺多代，节省熟料，可取得减少CO2等温室气体的排放量与改善环境的绿色效益，还能提高混凝土的耐久性、工作性与体积稳定性。复合掺合料与外加剂复合应用使大掺量矿物掺合料配比更好的应用于商品混凝土中。

　　根据矿物掺合料使用的发展规律，技术发展是为社会对环保节能的要求。通过技术改进来完善矿物掺合料的不足，使其成为能够满足生产需求的产品。如何将这些材料转化为产品还要应用一些科学的试验方法。“百年大计，质量第一 ”，工程质量的好坏，关系到人们的居家安全和国民经济的发展。科学合理的使用复合掺合料及机制砂，努力探索外加剂、粉煤灰、矿渣微粉、机制砂等材料的双掺及多掺技术将是我们现在和以后学习和工作的目标。混凝土主要包括原材料成本、劳动力成本、设备成本三大部分，在劳动力及设备成本一定的条件下，配合比优化设计 降低单方混凝土水泥用量是降低生产成本的最主要的方式。而掺粉煤灰、矿渣微粉等矿物掺合料又是降低水泥用量的最有效途径。同时，矿渣微粉的应用，可以克服仅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，不仅可 以改善混凝土耐久性，同时降低混凝土成本，节约能源，改善环境。由于混凝土中引入粉煤灰、矿渣微粉等掺合料，相同水胶 比不同胶凝材料体系的混凝土也会产生性能差异，我们根据水胶比的大小、混凝土的使用部位等因素，确定矿物掺合料的类型和用量，在满足混凝土的设计强度、耐久性和施工工作性 的基础上，降低混凝土成本。

　　由于粉煤灰的来源广，供应量充足，因此在我们混凝土技术和混凝土搅拌站大量使用。然而粉煤灰的质量稳定性很差，而矿渣微粉的质量稳定性远好于粉煤灰，这就给我们配制混凝土带来了很好的选择，我们只要通过试验找出合适的复配比例及合适的掺量，就可以配制出和易性好而成本低的混凝土。在条件允许的情况下，尽可能多用矿渣微粉，降低粉煤灰质量波动给混凝土带来的不利影响。其实这种配制混凝土的原则适应于任何原材料。也就是说，质量差或质量稳定生差的原材料不得不用时，应在充分试验的基础上，在条件允许的前提下尽可能少用，配制性能更为优异同时成本更为经济的混凝土。图 荷载后的试块;掺入粉煤灰和磨细矿粉我们针对复合掺合料 (粉煤灰矿渣微粉)对混凝土原材料性能的影响的研究由 “复合掺合料水泥浆体”到 “复合掺合料水泥胶砂 ”再 到 “复合掺合料混凝土 ”逐步进行。

　　总之，为对工程安全负责起见，采用与矿渣微粉复合是一种既能改善体积安定性又能与矿渣微粉性能互补的积极措施。同时又为混凝土中采用高掺合料掺量创造了条件。高钙粉煤灰作为混凝土的掺合料与低钙粉煤灰相比，具有强度活性特别是早期强度活性高、需水最小、可泵性好等特点，在地下连续墙、地下以及地面建筑、市政道路工程中均取得了满足设计与施工要求以及得到明显经济效益的效果。

　　参考文献

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　　[3]张静. 石灰石粉复合掺合料的制备及其对混凝土性能影响的研究[D]. 重庆大学.

　　[4]黄涛. 复合掺合料在预拌混凝土中的应用[J]. 粉煤灰， 2004， 016(003)：34-36.

　　推荐阅读：《混凝土》(月刊)创刊于1979年，由中华人民共和国建设部主管，中国建筑东北设计研究院与中国建筑业协会混凝土分会主办,是全国中文核心期刊和中国核心期刊(遴选)数据库、万方数据—数字化期刊群、中国科学引文数据库统计源期刊、剑桥科学文摘(工程技术)源期刊、美国化学文摘(CA)源期刊。

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