超細(xì)礦粉對混凝土性能的影響

在可持續(xù)發(fā)展已深入人心的今天，耐久性的提高和工礦廢渣的利用已經(jīng)成為混凝土科學(xué)研究的兩大主題。

經(jīng)過幾十年的努力，礦物摻合料的研究已取得巨大進(jìn)展，顯著推動了混凝土技術(shù)的發(fā)展。

但普通摻合料往往存在早期強(qiáng)度低、耐久性差等問題。

隨著對高強(qiáng)、高性能混凝土要求的日益提高，摻合料超細(xì)粉應(yīng)用技術(shù)逐漸受到重視，摻合料超細(xì)粉具有良好的填充效應(yīng)、活性效應(yīng)和微集料效應(yīng)，可降低水化熱和水化熱釋放速率，改善工作性，提高早期強(qiáng)度和抗腐蝕能力。桂灰已成為高強(qiáng)泵送混凝土的組分，礦渣超細(xì)粉也逐漸在工程中應(yīng)用。

本文綜述了混凝土礦物摻合料超細(xì)粉的研究進(jìn)展。

摻合料超細(xì)粉研究進(jìn)展混凝土摻合料超細(xì)粉是指粒徑小于10μm的礦粉、粉煤灰、磷渣粉等超細(xì)粉體。

物質(zhì)達(dá)到超細(xì)狀態(tài)后，其物理性能發(fā)生改變，比表面積加大，表面能提高，表面活性增加，可更充分的發(fā)揮混凝土摻合料的形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)和微集料效應(yīng)。

超細(xì)粉對混凝土工作性和力學(xué)性能的影響

李輝等的試驗表明，摻入40％的粉煤灰超細(xì)粉（D50＝3.09μm）時，混凝土拌合物坍落度比基準(zhǔn)混凝土和摻普通粉煤灰（D50＝18.28μm）的混凝土拌合物分別提高14.6％和23.7％；

摻入粉煤灰超細(xì)粉的混凝土較之摻入普通粉煤灰的混凝土試樣，7ｄ、28ｄ和90ｄ強(qiáng)度分別增加13.69MPa、10.2 MPa和13.2 MPa。

馮紹航、張亞梅、陳全濱的研宂表明，超細(xì)粉煤灰（D50＝2.213μm）和超細(xì)礦粉（比表面積910m2/kg）可顯著提高水泥基材料早齡期抗壓強(qiáng)度。

Metha的研究結(jié)果表明，低鈣粉煤灰的粒度分布是影響其活性重要的因素之一，其活性正比于小于10μm顆粒含量，反比于大于45μm顆粒含量。

蔣永惠等利用灰色系統(tǒng)方法研究了粉煤灰顆粒分布對水泥強(qiáng)度的影響，指出要提高粉煤灰水泥的強(qiáng)度，應(yīng)增加粉煤灰中小于30μm顆粒含量，限制30~45μm顆粒含量，減少大于45μm顆粒含量。

XRD衍射結(jié)果表明摻入超細(xì)礦粉的試件1d齡期時Ca(OH)2的衍射峰明顯低于純水泥漿體和摻普通礦粉的水泥漿體。這是因為礦物摻合料中SiO2、Al2O3等活性成分在熟料水化產(chǎn)物氫氧化鈣的作用下，發(fā)生二次水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠，增強(qiáng)了水泥石體系的粘接，減少了混凝土內(nèi)不利于耐久性的晶相含量。隨著摻合料粉體粒徑的降低，表面能迅速提高，與氫氧化鈣晶體接觸面積增大，促進(jìn)了二次水化反應(yīng)的快速進(jìn)行。

復(fù)合材料的理論認(rèn)為，水泥混凝土的強(qiáng)度主要與其亞微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)，孔隙率是控制強(qiáng)度的決定因素，因此減小孔隙率可大幅提高強(qiáng)度。

顆粒相對粒徑大小顯著影響體系的堆積密實度，礦物摻合料顆粒粒徑越小，其物理填充作用越好。

摻加摻合料超細(xì)粉的水泥基材料早齡期時幾孔徑和累積孔隙率均小于摻普通礦粉的水泥漿體和純水泥漿體，水泥基材料孔結(jié)構(gòu)變細(xì)且不連通，在早齡期時就起到了改善漿體孔結(jié)構(gòu)、提高密實度的作用。