降低混凝土成本的秘密武器———磨细矿粉

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[摘　要] 　本文介绍了磨细矿粉用于混凝土后可以降低混凝土成本，同时减少混凝土坍落度损失、大大提高混凝土耐久性、显著增加混凝土后期强度，并且磨细粉还是优良的碱骨料抑制剂。

[关键词] 　磨细矿粉；　混凝土； 　成本； 　效益

0 　前言

在保证混凝土质量和耐久性的前提下，降低混凝土成本一直是混凝土供应商极力追求的目标。如今， 磨细矿粉的出现，使这一目标离我们越来越近，实现这一目标的可能性也越来越大。

矿渣又称粒化高炉矿渣，是由高炉炼铁熔融的矿渣骤冷时，来不及结晶而大部分形成的玻璃态物质。其主要组分为氧化钙、氧化硅和氧化铝，共占总量的95%以上，它具有较高的潜在活性，在激发剂的作用下，与水化合可生成具有水硬性的胶凝材料。以往，都是将矿渣和水泥熟料及少量石膏共同研磨来生产矿渣水泥。由于矿渣很难磨细，使得矿渣的优良性能难以充分发挥，从而使矿渣水泥混凝土的很多性能与普通水泥混凝土没有多大差别。二十世纪八十年代，日本学者最早发现，如将矿渣单独粉磨，粉磨到预定细度后掺入水泥中或在拌制混凝土时掺入， 则其活性可以得到充分的发挥。这种细度和颗粒极细的矿渣微粉就是磨细矿粉。之后世界各国均对磨细矿粉进行了广泛的研究，磨细矿粉作为一个独立的产品出现在建筑市场，广泛应用于预制和预拌混凝土中。

我国是在最近几年才逐步重视磨细矿粉作为活性掺合料的应用技术。然而，由于这项技术的巨大潜力，可观的经济效益，以及对混凝土性能和耐久性的显著提高，使得其以惊人的速度迅速地推广。早在1997 年，上海市建委就开始推广磨细矿粉在混凝土中的应用，通过几年的研究及应用，把上海市的混凝土技术提高到了又一个新水平。北京市这两年也开始大面积推广磨细矿粉在混凝土中的应用技术，每年磨细矿粉的使用量已达七、八十万吨，2004 年将突破100 万吨。

磨细矿粉在混凝土中的应用之所以能如此迅速地推广开来，主要是由掺磨细矿粉混凝土的优良性能决定的。

1 　减少坍落度损失

坍落度损失是令所有混凝土供应商最为头疼的问题，如果坍落度损失过大，混凝土会失去流动性和工作性造成施工困难，而且施工现场还会为了恢复混凝土的流动性和工作性而不可避免地在混凝土中加水或外加剂，从而影响混凝土质量。在混凝土中掺入磨细矿粉，因其化学活性不象纯水泥那么高，所以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坍落度损失，对施工非常有利。这样，随着混凝土中掺入磨细矿粉，困扰混凝土供应商的坍落度损失难题就迎刃而解了。

2 　大大提高混凝土耐久性

这是由磨细矿粉的作用机理决定的。磨细矿粉颗粒呈球状，表面光滑致密，主要化学成分为SiO2 、Al2O3 、CaO ，具有超高活性，将其掺入水泥中，水化时活化SiO2 、Al2O3 与水泥中C3S、C2S 水化产生的Ca (OH) 2 反应，进一步形成水化硅酸钙产物。众所周知，混凝土中石子的空隙是由砂来填充，而砂的空隙由水泥、粉煤灰来填充，由于磨细矿粉比水泥、粉煤灰还细，所以它又填充了水泥、粉煤灰的空隙，而且磨细矿粉中的活性SiO2 、Al2O3 与水泥中C3S、C2S 水化产生的Ca (OH) 2 反应，增加了密实度，大小粒子堆积、填充降低了空隙尺寸，产生的微细结构与孔结构均比普通水泥石细得多，这样就大大减小离子扩散率，获得优良的抗侵蚀性和耐久性。单掺磨细矿渣，不掺其它掺合料，抗渗等级可达P12 ，冻融循环> D100。

3 　可观的经济效益　

磨细矿粉在混凝土中掺量可高达25 %～50 %(具体掺量应根据所用的水泥、外加剂、以及施工部位情况，经过试验确定， 建议水泥使用P·O4215 或P· O4215R 以上等级的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。也就是说每立方混凝土中磨细矿粉可以等量取代100kg 以上的水泥，磨细矿粉出厂价为(130～140) 元/ 吨，水泥出厂价为(230～240) 元/ 吨，这样每立方混凝土可以节省10 元以上、高强度等级的混凝土节省更多。以一个年产量15 万m3～20 万m3 的中型混凝土供应商为例，如果使用磨细矿粉，一年可以节省约200 万元，这对于任何一个混凝土供应商来说，都是一个十分诱人的数字。

4 　对混凝土的显著增强作用

掺磨细矿粉的混凝土早期强度(3 天、7 天) 与普通水泥混凝土相近，但是由于磨细矿粉的超细化，填充了水泥粒子的空隙，使混凝土更加密实;再加上磨细矿粉中的活性SiO2 和Al2O3 与水泥水化生成的Ca (OH) 2发生二次水化，产生硅酸盐凝胶，使硅酸盐凝胶数量比普通水泥混凝土中多许多，所以掺磨细矿粉的混凝土的后期强度(28 天、60 天) 要比普通水泥混凝土高许多(抗压强度比约为130 %) 。

5 　优良的碱骨料抑制剂

众所周知，华北地区的石料(尤其是京、津地区) 大部分为活性，在碱环境下很容易发生碱骨料反应， 导致混凝土破坏。故预防碱骨料反应的有关规范规定，每立方混凝土中总碱量不得大于3kg。但这并未从根本上解决问题，遇到碱含量高的水泥及生产高强度等级混凝土时，总碱量必然会超标，为混凝土遭到碱骨料反应的破坏埋下隐患。在混凝土中掺入磨细矿粉，就将这一难题迎刃而解。因为首先磨细矿粉中的活性SiO2 和Al2O3 会和水泥水化所产生的Ca (OH) 2 及水泥本身带入的碱，发生二次水化，使混凝土中的碱全部参加反应，生成不溶性的、水硬性凝胶体，空隙中没有游离状态的碱和富余的碱存在，所以碱骨料反应也就不会发生了;其次掺磨细矿粉混凝土致密的结构和优异的抗渗性能限制了自由水分进入混凝土的毛细孔道，因此造成碱骨料反应发生的外部条件(潮湿的环境) 不具备，致使碱骨料反应的各种条件和渠道都被切断，混凝土中无法再发生碱骨料反应。所以磨细矿粉被称为碱骨料反应的优良抑制剂。

综上所述，磨细矿粉是混凝土的一个非常有效的高性能矿物掺合料，掺入磨细矿粉，可以大幅度降低混凝土成本，同时大幅度提高混凝土强度、施工性能， 大大提高了混凝土耐久性，降低混凝土水化热，抑制碱骨料反应;所以，在混凝土中掺入磨细矿粉可以配制成低成本高性能的混凝土。对于混凝土供应商来说，谁先用，谁先受益，谁就会在激烈的市场竞争中占得先机。

[作者简介] 　黄振兴，1965 年生，男，高级工程师，天津志达混凝土搅拌有限公司经理。

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