0.前言

礦渣是高爐煉鐵得到的以硅鋁酸鈣為主的熔融物，它具有較高的潛在活性，磨細后的礦渣微粉作為混凝土的獨立組分能夠改善混凝土的性能。本文研究了S95礦粉對工程中廣泛使用的C30級混凝土的強度和凍融、收縮、碳化、抗?jié)B等耐久性指標的影響。大量試驗結果表明，S95礦粉摻入量為30%～60%時，混凝土的抗壓強度可達43.8～50.7MPa，且混凝土的收縮、碳化、抗?jié)B等耐久性指標符合使用要求。

1.S95礦粉對混凝土工作性能和力學性能的影響

單摻S95礦粉會使混凝土的黏聚性提高、凝結時間有所延長、泌水量有增大的跡象，對混凝土泵送性能有一定的影響。

S95礦粉和I級粉煤灰復配配制混凝土，可以使混凝土拌合物的坍落度增加，和易性好，黏聚性好，泌水得到改善，同時可降低混凝土的成本。

混凝土摻入S95礦粉可降低混凝土水化熱。單摻量<50%時，水化熱降低不明顯；當達到70%的摻量時，3d和7d水化熱分別降低36%和29%。s95礦粉和粉煤灰復配，則可顯著降低混凝土水化熱，漿體3d和7d的水化分別降低38%和20%，對要求嚴格控溫的大體積混凝土，s95礦粉和粉煤灰復配是理想的礦物摻和料組合，可以有效減少混凝土溫縮裂縫的危險。

2.S95礦粉摻量對混凝土強度的影響

對于摻量為60%取代水泥的C30級混凝土，7d和28d的抗壓強度仍然高于不摻S95礦粉混凝土的強度。當S95礦粉摻入量在40%～50%范圍內(nèi)時，混凝土強度高達50MPa。這充分說明，95礦粉有非常出色的“潛在活性”，在不摻加激發(fā)劑的條件下，水泥中的石膏和水泥水化生成的Ca(OH)₂能夠激發(fā)S95礦粉的活性。當S95礦粉和粉煤灰雙摻時，不管兩種何種比例，混凝土7d和28d的強度均小于同摻量下單摻S95礦粉的強度，但均達到了C30級混凝土的強度要求。

必須指出，混凝土強度與S95礦粉的摻量不是簡單的線性關系，存在一個最佳的摻量范圍。無論單摻S95礦粉，還是S95礦粉與粉煤灰雙摻，礦物細摻料摻量總合為40%～50%時，混凝土7d，28d強度都最高，其原因是礦物細摻料最佳摻量條件下，混合體系中的激發(fā)成分能夠最大限度地激發(fā)S95礦粉的活性，并且水化產(chǎn)物在基體內(nèi)能獲得更好的配列，從而硬化混凝土能獲得更高的強度。由于粉煤灰的活性沒有S95礦粉的活性高，所以表現(xiàn)為在雙摻的情況下，強度的絕對值沒有單摻S95礦粉的高。

在目前工程常用的C30級混凝土中，摻入大量的S95礦粉不僅可提高混凝土的強度，而且可以大大降低工程成本。但是，強度僅僅是混凝土性能的一個方面，更加關注摻入大量的S95礦粉后，混凝土能否在使用環(huán)境中保持其穩(wěn)定性。

4.S95礦粉對混凝土收縮的影響

混凝土凝結以后，引起混凝土非荷載作用產(chǎn)生裂紋最常見的因素是混凝土的收縮。大量實驗表明，當S95礦粉的摻量<50%時，混凝土收縮值隨s95礦粉的摻量增大而減少< span="">^[3]，原因有兩點：一是隨著S95礦粉的摻量增加，實際上減少了水泥用量；二是部分未反應S95礦粉顆粒起到了微集料的作用，抑制了基體的收縮。但是S95礦粉摻量大于50%時，混凝土的收縮值明顯增加。國外有學者認為，摻入細度>400m²/kg比表的S95礦粉時，混凝土的自身收縮會隨著摻量的增加而增加，其在摻量為50%～70%時，自身收縮值會有比較快的增長。因此，在這樣的摻量條件下，S95礦粉的微集料效應已經(jīng)無法充分地抑制自身收縮值的快速增長，從而表現(xiàn)為收縮值的增加。必須指出，按現(xiàn)有方法測量的干燥收縮實際是干燥收縮與自生收縮的總和。

5.S95礦粉對混凝土碳化的影響

摻入的S95礦粉能與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)₂發(fā)生反應，使得混凝土中的堿度降低。隨著S95礦粉摻量的增加，碳化的速度和深度會隨著S95礦粉摻量的增加而增大；當S95礦粉摻量超過50%時，碳化速率增加較快；而當S95礦粉與粉煤灰雙摻時，可以減小碳化的深度。國內(nèi)有學者提出的碳化預測模型，并以混凝土鋼筋保護層20mm作為不會導致鋼筋銹蝕的允許碳化最大深度進行計算。

6.S95礦粉對混凝土抗?jié)B性能的影響

大量實驗表明，隨著S95礦粉摻量的增加，滲水高度減少，其原因主要是因為磨細后的S95礦粉作為混凝土的獨立組分不僅有利于水化作用和提高強度和密實度，而且還能降低孔隙率，改善孔結構，從而提高硬化混凝土的抗?jié)B性能。當S95礦粉與粉煤灰雙摻時，在相同總摻量條件下，粉煤灰摻量為15%時，由于粉煤灰和S95的細度不同，復合雙摻能夠相互填充孔隙，從而進一步減少了滲水高度。大量實驗結果表明，30%～50%S95礦粉與粉煤灰復合雙摻的混凝土其抗?jié)B標號均超過S8。

7.S95礦粉對混凝土抗凍融性能的影響

摻入S95礦粉的混凝土含氣量達到3%～4%，混凝土抗凍融循環(huán)指數(shù)可達250次以上，而且用S95礦粉取代部分水泥，并不影響引氣劑的效率，無須增加引氣劑的摻量。

8.結論

（1）在工程中常用的C30級混凝土中，摻入30%～60%的S95礦粉，可以配制出坍落度好、保水性和黏聚性俱佳、28d抗壓強度較好的混凝土。

（2）S95礦粉摻量30%～60%的混凝土時，收縮值隨著摻量增加而減少。

（3）加速碳化條件下，摻30%～60%S95礦粉的混凝土時，碳化深度和速度隨著S95礦粉摻量增加而增大。

（4）摻入30%～50%的S95礦粉的混凝土其抗?jié)B標號均超過S8，S95礦粉摻量的增加。