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采用同细矿渣制备高性能混凝土


         粒状高炉矿渣用作水泥的混合材,在我国及世界各国已具有悠久的历史和丰富的经验。当时大都用作生产波特兰水泥的混合材或用以生产矿渣水泥。但是利用矿渣,特别是微细矿渣(比表面≥4500平方厘米/克)制备高性能混凝土(HPC)则是近10年才研发应用的新技术,业已引起世界各国国广泛关注。
  欧美发达国家的大量实践表明,将矿渣磨细到比表面≥4500平方厘米/克后,可以大量替代波特兰水泥(≥50%),由其配制的高性能混凝土(HPC)与波特兰水泥混凝土相比具有如下显著优点。
  1.采用微细矿渣的HPC因其化学活性不象纯水泥的那么高,在搅拌后的最初两小时内混凝土的流变性易于控制,尤其能明显地减少其其坍落度的损失,有利施工。
  2. 江注初期降低混凝土的水化热。
  3.使HPC混合物不象通常地那么粘,流度有所改善。
  4.大量地代替水泥,还能显著地减少塑化剂的用量,经济效益好。
  微细矿渣之所以具有这些优点,主要是因为在高炉炼铁的过程中,对铁矿石、熔齐矿石(石灰石)的质量品位、冶炼温度、炉内气氛以及矿渣的水淬作业等均有严格的技术规范,所以不仅生铁的成分稳定合格,而且其熔渣即矿渣的成分也相当稳定,始终在一定的范围之内,在CaO-SiO2-Al2O3,三元相图中,矿渣的区域与波特兰水泥的很相近,如表1所列。

表1 粒壮高炉矿渣与波特兰水泥(OPC)的成分比较
%
OPC
矿渣
CaO
62~67
36~43
SiO2
19~23
33~38
Al2O3
3~8
7~17
Fe2O3
0.5~6
0.1~1.5
MgO
0.1~4
6~12
SO3
1~3
全S
0.7~22

  图1:熟料及矿渣的比表面与其抗压强度的关系(强度曲线的转折点均为4000平方厘米/克处,熟料强度由此开始趋缓或下降,矿渣强度则由此开始上扬)。

     水泥熟料及矿渣,各自的比表面与其抗压强度的关系,如图的慰。可以看出,当细度到比表面4000平方厘米/克时,矿渣的3、7天强度与熟料的相当,而后期强度却较熟料的高,磨得越细,矿渣的优越性就愈益显著。
   
  
表2 纯波特兰水泥与矿渣水泥制备的混凝土的性能比较
  纯波特兰水泥OPC 50%OPC+50%矿渣
新拌混凝土

水/灰比
空气含量%
坍落度Omin
(mm)45min

 
0.55
0.9
80
30
0.54
1.0
70
35
硬化混凝土




度(MPa)

2d
7d
28d
90d

O2渗透系数 (10-16m2/S)
CI-扩散系数 (10-12m2/S)
CI-总量 (g/m2)

28.2
37.5
42.3
46.1
0.42
10.0
64
15.2
31.5
43.9
49.1
0.15
3.0
59

抗硫酸盐
(膨胀率%)(ASTMC1012)

1周
4周
2月
4月
6月
0.010
0.016
0.023
0.037
0.042
0.004
0.006
0.006
0.014
0.014

  表2为纯波特兰水泥(OPC)与矿渣水泥制备的混凝土的性能比较。在相同条件下,矿渣水泥制成的混凝土便于施工,后期强度高,抗盐类侵蚀性强,耐久性好。对于高性能混凝土而言,虽然其2天强度较低,但其最初期的强度已足够满足滑模施工的标,完全不会因脱模养护等需要而影响施工进度。


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