1　前言

    ?；郀t礦渣作水泥混合材生產(chǎn)礦渣水泥在我國(guó)已有近五十年歷史。數(shù)量之大利用之廣是公認(rèn)的。礦渣水泥具有良好的物理力學(xué)性能和耐久性能在混凝土工程實(shí)踐中得到肯定。隨著粉磨工藝的發(fā)展及商品混凝土的興起，粒化高爐礦渣粉作水泥混合材和高性能混凝土摻合料得到更廣泛地利用。八十年代以來, 美、日、英、法、加拿大、奧地利等國(guó)家相繼制訂了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

    從90年代開始，冶金部建筑研究總院工業(yè)渣處理利用研究室等科研單位研究工業(yè)渣粉作高性能混凝土摻合料取得成功，爾后，冶建總院試驗(yàn)廠生產(chǎn)了近萬(wàn)t摻合料，用于首都機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程和北京的其它建筑工程，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。引起了混凝土界高度重視，成為一項(xiàng)高新技術(shù)成果，業(yè)已制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2　高性能混凝土摻合料是21世紀(jì)混凝土發(fā)展的關(guān)鍵

    混凝土自誕生以來，在世界范圍內(nèi)被廣泛采用。過去由于過多重視混凝土的強(qiáng)度而忽視耐久性能， 造成許多混凝土建筑工程早期破壞，致使投入大量資金重建或維修。美、英等國(guó)家建筑專家自90年代以來提出高性能混凝土的新概念。

    因此，我國(guó)水泥和混凝土專家也開始對(duì)高性能混凝土進(jìn)行系統(tǒng)的研究。高性能混凝土是21世紀(jì)我國(guó)建筑業(yè)的主要結(jié)構(gòu)材料。高性能混凝土是指具有強(qiáng)度高、耐久性好，同時(shí)具有良好的工作性能的混凝土。強(qiáng)度高是指強(qiáng)度等級(jí)在C60以上。耐久性能好是指耐磨性、水化熱、脹縮性、脆性、韌性、疲勞強(qiáng)度、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性、抗堿集料反應(yīng)及抗鋼筋銹蝕等性能好。良好的工作性是指混凝土拌合物應(yīng)具有良好的施工性能，如粘聚性、不泌水性、可泵性等。隨著高層建筑和超高層建筑、大跨度橋梁、高速公路等工程建設(shè)的快速發(fā)展，強(qiáng)度等級(jí)在C60以上的混凝土就用量增大。以前配制高強(qiáng)混凝土依賴于高標(biāo)號(hào)水泥和外加劑，但是只用高標(biāo)號(hào)水泥配制的混凝土水化熱高，易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。采用降低混凝土的水灰比，減少混凝土的孔隙率，增加密實(shí)度的方法，其后果是不能保證施工時(shí)的大流動(dòng)度的要求，同時(shí)水灰比降至0.3～0.2時(shí), 必然有大量的水泥顆粒得不到充分水化，影響混凝土的后期耐久性。

    因此，在配制高性能混凝土?xí)r要采用外加劑，以降低水灰比，保證混凝土能滿足施工要求的流動(dòng)度。同時(shí)要摻入摻合料以提高混凝土的強(qiáng)度，改善其耐久性能。這在特種混凝土, 如抗?jié)B混凝土、抗凍混凝土、大體積混凝土的相關(guān)規(guī)程中都有所規(guī)定。從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料可知，作高性能混凝土摻合料的品種有?；郀t礦渣粉、粉煤灰和硅灰。其中由于硅灰量少價(jià)高等原因，因此，利用?；郀t礦渣粉作高性能混凝土摻合料成為主要研究課題。

3　高性能混凝土摻合料的組份

    該摻合料是以?；郀t礦渣為主要原材料摻入部分其它組份，經(jīng)超細(xì)粉磨而成的一種活性材料。

4　化學(xué)成份(% )

    SiO₂：31.24～39.61；A l₂O₃：7.84～16.66

    Fe₂O₃：0.28～3.88；CaO ：30.59～45.38

    MgO ：1.94～ 12.79；MnO ：0.21～1.45

    TiO₂：0.28～ 2. 77；S：0.34～1. 44

    堿性系數(shù)：0. 78～1.13；質(zhì)量系數(shù)：1.38～1.91。

 5　物理性能

    比表面積：m²/kg 大于400

    活性指數(shù)：%  7d 大于75

　　　　　　　   28d 大于95

    流動(dòng)度比：% 大于95

    含水率：% 小于1.0

    三氧化硫：% 小于4.0

6　摻合料摻入量與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系

    在配制混凝土?xí)r，摻合料與水泥同時(shí)加入。一般摻合料的摻入量為水泥重量的20%～50% ，摻合料等量取代水泥。現(xiàn)以某廠摻合料的性能試驗(yàn)舉例如下：

    (1) 采用425號(hào)普通水泥，水泥用量為260kg/m³，摻合料用量為140kg/m³，其混凝土7d抗壓強(qiáng)度為37.5MPa，28d 為62MPa。

    (2) 同上水泥，水泥用量為325kg/m³，摻合料用量為175kg/m³，其混凝土7d抗壓強(qiáng)度為49MPa，28d為72MPa。

    (3) 采用525 號(hào)P. Ê水泥，水泥用量為358 kg/m³，摻合料用量為192 kg/m³，其混凝土7d抗壓強(qiáng)度為kg/m³，28d為kg/m³。

7　混凝土性能

    (1) 坍落度

    在水灰比相同時(shí)，摻入摻合料，其坍落度增大值在10cm以上?；炷恋某跄龝r(shí)間比未摻的推遲1～2h，工作性能保持良好。坍落度和擴(kuò)展度在3h 內(nèi)損失不大于10% ，有利于混凝土泵送施工。

    (2) 可泵性

    用混凝土粘度計(jì)時(shí)儀測(cè)定，流出時(shí)間8～30s，擴(kuò)展度大于460mm 時(shí)，拌合物流動(dòng)性能良好，便于泵送；流出時(shí)間在8～15s，擴(kuò)展度在600～750mm時(shí)，拌合物的流動(dòng)性、抗分離性、間隙通過性都很好，可填充到構(gòu)筑物各部位自行密實(shí)。

    (3) 抗?jié)B性能

    摻合料可提高混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B透能力，當(dāng)水泥用量為325 kg/m³，摻合料用量為175 kg/m³，混凝土28d 抗壓強(qiáng)度為71.9M Pa，抗?jié)B試件水壓至3.0M Pa，持續(xù)8h 后無(wú)滲水現(xiàn)象。

    (4) 水化熱

    425號(hào)普通水泥3d水化熱為235k j/kg，7d 為260 k j/kg，當(dāng)摻入35% 的摻合料后，3d 水化熱降至160k k j/kg，7d 降至206 k j/kg。

    (5) 抗凍性

    C40～C60 摻有摻合料的混凝土，在- 20℃下凍融200次，強(qiáng)度無(wú)損失。

8　生產(chǎn)工藝

    摻合料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，流程如下：原材料烘干→配料→超細(xì)粉磨→儲(chǔ)存→檢驗(yàn)→出廠超細(xì)粉磨是工藝的技術(shù)關(guān)鍵。經(jīng)多年研究實(shí)踐認(rèn)為采用水泥廠常用的管磨機(jī)需進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造才可生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，做到高產(chǎn)低耗的效果。

9　應(yīng)用和市場(chǎng)展望

    (1) 首都機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程是國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目。其中航站樓、樓前路橋系統(tǒng)、停車樓的梁、板、柱、墻主體結(jié)構(gòu)均采用摻入20%～ 40% (膠材總量) 礦渣粉的混凝土，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C50、C60，坍落度為18～20cm，混凝土用量約10萬(wàn)m³。

    (2) ?；郀t礦渣粉在北京地鐵復(fù)八線工程的混凝土中也被大量應(yīng)用。

    (3) 上海教育電視臺(tái)綜合樓基礎(chǔ)承臺(tái)，混凝土用量為3000m³，強(qiáng)度等級(jí)為C40，渣粉摻量為膠材總量的50%。

    (4) 上海金帆大廈，混凝土用量為11600m³，強(qiáng)度等級(jí)為C40，渣粉摻量為膠材總量的40.2%。

    (5) 上海明天廣場(chǎng)工程，混凝土用量為3000 m³，強(qiáng)度等級(jí)為C80，渣粉摻量為膠材總量的20%。

    (6) 在太原、天津、杭州等地也有采用礦渣粉配制混凝土的工程。

    (7) 市場(chǎng)展望

    以我國(guó)水泥年產(chǎn)量5.5億t 計(jì)，混凝土中渣粉用量為20%時(shí)，市場(chǎng)需求摻合料數(shù)量為1.1億t。目前該產(chǎn)品還未被大量推廣使用，產(chǎn)量很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求，故該產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。

    10　技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

    (1) 高性能混凝土摻合料可等量取代20%～50%高標(biāo)號(hào)水泥，降低混凝土的成本，縮小混凝土構(gòu)件斷面尺寸，降低材料用量。

    (2) 降低混凝土的水化熱，避免產(chǎn)生熱應(yīng)力裂縫，提高混凝土的耐久性，延長(zhǎng)混凝土構(gòu)筑物的使用年限，節(jié)省維修費(fèi)用。

    (3) 改善混凝土的和易性，利于快速施工，可配制免振自密實(shí)混凝土，以保證工程質(zhì)量。

    (4) 可抑制混凝土的堿集料反應(yīng)。

    (5) 該產(chǎn)品成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。

11　結(jié)語(yǔ)

    (1) 高性能混凝土是具有強(qiáng)度高、耐久性好、工作性能好的建筑材料。21 世紀(jì)我國(guó)將大力發(fā)展高性能混凝土。

    (2) ?；郀t礦渣是一種活性材料，經(jīng)過超細(xì)粉磨后，其活性顯著提高。用作混凝土摻合料等量取代20%～50%水泥，可配制成高性能混凝土。

    (3) 利用水泥廠的管磨機(jī)經(jīng)過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改造，即可生產(chǎn)比表面積大于400m²/kg 的礦渣粉，配制高性能混凝土用于各種建筑工程。

    (4) ?；郀t礦渣粉作混凝土摻合料是高爐礦渣資源化利用的重要途徑。生產(chǎn)該產(chǎn)品具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。