矿渣微粉的生产及其在混凝土中的应用探究

【摘 要】随着建筑业的发展，矿渣微粉已经成为了比较重要的建筑材料。我们知道，矿渣具有较强的活性，可以粉磨后直接作为混凝土混合材料。生产时，掺加一定量的粉煤灰和石灰石，可以提高矿渣微粉的生产效率、质量指标及基本性能，矿渣微粉的生产及其应用对当今建筑业有着较大的影响。所以本文就主要围绕矿渣微粉的生产以及在混凝土中的应用作了简单的探讨，文章首先介绍了矿渣微粉的特点及其在混凝土中的应用，最后阐述了其生产工艺。

【关键词】矿渣微粉；混凝土；粉煤灰；石灰石；废渣综合利用

中图分类号： TU522 文献标识码： A 文章编号：

一．引言

矿渣微粉是指以粒化矿渣为主要原料，可掺加少量石膏，采用适宜的粉磨技术磨制到一定细度的粉体。由于矿渣微粉的生产成本低，并且可以作为高性能混凝土的优质原料，可等量或超量代替高能耗生产的水泥，也适用于大型的商品混凝土搅拌站，同时矿渣微粉还可作为混凝土的改性剂，可以明显改善混凝土的性能，因此利用矿渣微粉具有良好的经济效益和社会效益。

二．矿渣微粉在混凝土的应用

矿渣微粉是高炉矿渣经烘干、粉磨至适当细度的粉体，凭借其优良性能，成为优质的混凝土掺合料和水泥混合材。许多发达国家，兴起了矿渣单独粉磨的生产工艺，并取得了良好的使用效果。近年来，美、英、日、加拿大等国家将掺有矿渣微粉的混凝土普遍用于各类建筑工程，并都有各自的产品标准。西欧掺有矿渣微粉的水泥约占水泥总用量的20％；荷兰矿渣微粉掺量65％~70％的水泥约占水泥总销量的60％，几乎各种混凝土结构都采用此种水泥；英国矿渣微粉每年销售量已达到100多万吨；美国、加拿大现在也将矿渣微粉掺入水泥中应用于各种建筑工程；在日本、新加坡、东南亚地区矿渣微粉普遍应用于商品混凝土和掺入水泥中。

我国于2000年12月颁布实施了《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉》国家标准，2008年对该标准的某些项目进行了进一步的修改与完善。北京、上海等地也相继在一些重大工程中采用了矿渣微粉，取得了良好的效果。矿渣微粉的诸多优良性能为越来越多的混凝土制造商和建筑商所赏识。我国建材工 十五”规划明确指出：大力发展混凝土搅拌站，推广矿渣和粉煤灰的超细粉磨，根据市场需求配制水泥和高性能的混凝土。矿渣微粉的应用正逐渐走向成熟， 并被广泛接受和使用。

三．矿渣微粉的特点

由于矿渣与水泥熟料相比具有玻璃体含量高，易碎难磨的物理特性，和水泥熟料一起粉磨时，其比表面积为300平方米每千克左右，难以磨得更细，影响了其潜在活性的发挥。研究表明矿渣比表面积达350平方米每千克以上时，活性才能得到激发，且比表面积越大，活性越好，甚至可以超过水泥的活性。如果将矿渣进行单独粉磨，由于其比表面积达到400平方米每千克以上，则其活性可以得到充分发挥。

高活性指数的矿渣微粉应用到混凝土可等量替代大量水泥，并且能够提高混凝土的综合性能。矿渣微粉掺入混凝土后，可以降低混凝土集料(沙、石等)热化反应引起的混凝土体积膨胀开裂；矿渣微粉内较多的钙矾石结晶，能降低混凝土的孔隙率，降低氯离子的渗透，形成对钢筋的防腐保护层；降低水泥中的铝酸三钙及可溶性氢氧化钙的含量，减小由于硫酸盐等的侵蚀引起的混凝土膨胀，从而改善混凝土的泵送、坍落度损失等工作性，提高混凝土的后期强度，具有良好的耐久性、耐蚀性和耐磨性。

矿渣微粉的价格较低，具有经济性，适合在集中搅拌的商品混凝土中使用。矿渣微粉与水泥、石子、黄沙搅拌成的混凝士，具有后期强度高、水泥水化热低、耐磨性好、与钢筋粘结力好等优点，特别适用于高层建筑、大坝、机场、大型深基础及水下工程。这种混凝土，与现在水泥厂生产的按水泥国家标准规定的允许掺有20％～ 70％高炉矿渣的矿渣硅酸盐水泥有很大区别

四．矿渣微粉的生产

1.矿渣微粉的技术要求

各钢铁企业的高炉矿渣，其化学成分虽大致相同，但各氧化物的含量并不一致，因此矿渣有碱性、中性、酸性之分，以矿渣中碱性氧化物和酸性氧化物含量的比值M大小来区分：M>I为碱性矿渣；M

2. 矿渣微粉其他成分的掺加

（1）矿渣微粉中掺加粉煤灰

粉煤灰中富含球状玻璃体，在矿渣粉磨的同时掺入一定量的粉煤灰，对粉磨过程能起到“作用”和“助磨作用”，其结果是磨机产量有所提高。另一方面，粉煤灰的活性不及矿渣高，为保证原矿渣微粉活性不降低，粉煤灰掺量则不能过大，应控制在10％以内。在混凝土中掺加粉煤灰，具有节约水泥和细骨料用量；减少用水量；改善混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土的可修饰性等优点。

矿渣与粉煤灰的复掺，可达到两种材料的火山灰效应、形态效应和微集料效应相互叠加，形成“工作性能互补效应”和“强度互补效应”，使混凝土具有良好的抗渗性和可泵性。掺入一定量的粉煤灰，可增大拌和料的流动性，减小泵送阻力，改善由于矿渣微粉的掺入所导致的混凝土粘聚性提高、沁水性增加的趋势，使新拌混凝土得到最佳的流动性和粘聚性。二者复合使用还可以兼顾混凝土早期强度与后期强度：在水泥水化早期，由于粉煤灰的火山灰效应滞后于水泥熟料水化，此时发挥矿渣微粉的火山灰效应，改善浆体和集料的界面结构，增加混凝土早期强度；后期发挥粉煤灰的火山灰效应所带来的孔径细化作用以及未反应的粉煤灰颗粒的“内核作用”，使混凝土后期强度持续得到提高。

（2）矿渣微粉中掺加石灰石

在矿渣中掺入少量的石灰石，不仅增产效果显著，同时能有效地提高矿渣微粉的7d活性。一定量(不超过8％)的石灰石微粉有利于提高混凝土早期水化速度，促进其早期强度的发展；同时对水泥需水量的降低有促进作用。

3. 矿渣微粉的粉磨

矿渣粉磨不仅是使其细度减小的过程，同时也是对矿渣进行机械活化的过程。因为矿渣在粉磨过程中，随其比表面积的增大，晶格键能迅速减少，从而产生晶格位错、缺陷、重结晶，在表面形成易溶于水的非晶态结构，其与水反应能力大大提高 。另一方面，矿渣属于较难磨细的物质，其比表面积越高，磨机台时产量越低，电耗越高。实践证明，矿渣细度达到400~450平方米每千克时，其矿渣微粉的综合性能最为适宜。

五．结束语

水泥工业是消耗能源大而且对环境污染严重的工业。如何在保证、改善、提高混凝土的质量和性能的前提下，减少水泥用量是当前研究的一个重点。在混凝土中掺加矿渣微粉，并通过与一定量的粉煤灰、石灰石进行复合，不但改善矿渣微粉的性能指标，等量取代水泥能配制出性能良好、质量稳定的混凝土，而且这也将是大量工业废渣消纳的大趋势。具有明显的质量效益、经济效益和环境效益，在水泥与混凝土工业中具有巨大的推广意义

参考文献：

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