1　前言

    ?；郀t礦渣作水泥混合材生產(chǎn)礦渣水泥在我國已有近五十年歷史。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，?；郀t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、奧地利等國家相繼制訂了國家標(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t摻合料，用于首都機(jī)場擴(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，我國水泥和混凝土專家也開始對高性能混凝土進(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

    該摻合料是以粒化高爐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?，F(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)度無損失。

8　生產(chǎn)工藝

    摻合料生產(chǎn)工藝簡單，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)用和市場展望

    (1) 首都機(jī)場擴(kuò)建工程是國家重點(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) 市場展望

    以我國水泥年產(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)不能滿足市場需求，故該產(chǎn)品市場發(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

    (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。