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《粉煤灰雜志》2016年第5期

摘要：

選用S95礦粉和超細礦粉（S115-5、S115-10、S115-15）進行了性能對比分析。研究了兩類礦粉的活性指數和流動度比，并通過激光粒度分析儀、掃描電子顯微鏡研究了兩類礦粉的顆粒分布和顆粒形貌。結果表明：超細礦粉早期強度高于S95礦粉，流動度比低于S95礦粉；超細礦粉早期強度隨D97粒徑的減小而增大，后期強度則相反；超細礦粉呈現比表面積的依次增大，粒徑分布依次偏向低粒徑方向。

關鍵詞：

S95礦粉；超細礦粉；活性指數；流動度比；顆粒分布；微觀結構

0前言

超細礦粉摻合料是指以礦渣微粉為主要原材料，通過一定程度的深加工和復配，形成的細度更細（比表面積達到500m2/kg以上）的新型摻合料，屬于礦渣微粉的一種高端衍生品。其具有高細度、高活性的特點，是制備高性能綠色混凝土的理想材料[1-2]。超細礦粉摻合料具有較高的比表面積和火山灰活性，大量研究表明[3-6]，在混凝土中摻加一定數量的超細礦粉摻合料，可顯著改善混凝土的一系列性能：①改善新拌混凝土和易性；②顯著提高強度；③提高抗堿集料反應能力；④提高密實度和抗滲性；⑤提高混凝土的抗化學侵蝕性、抗空蝕性、抗沖擊性、耐久性等。本文通過對S95礦粉與超細礦粉摻合料的顆粒分布、顆粒形貌、活性指數及流動度比進行全面的測試、比對與分析，以期為進一步探索超細礦粉摻合料的應用提供一定的參考和指導。

1原材料與試驗方法

1.1原材料

（1）水泥：海豹P.O42.5水泥，R3=25.3MPa，R7=37.1MPa，R28=51.7MPa。

（2）礦粉：上海寶田新型建材有限公司S95礦粉和超細礦粉，其中超細礦粉分別選用5μm、10μm、15μm篩余≥97%的超細礦粉。

（3）砂：廈門艾思歐標準砂。

（4）水：實驗室自來水。

1.2試驗方法

1.2.1粒度分布

采用激光粒度分析的方法，利用LS230庫爾特激光粒度分析儀，使用酒精作為分散介質進行顆粒分布分析。

1.2.2外觀形貌分析

利用JSM-6490LV掃描電子顯微鏡，考察其外觀形貌。

1.2.3性能試驗

按照GB/T18046《用于水泥和混凝土中的高爐粒化礦渣》進行活性指數和流動度比的測試。

2結果與討論

2.1粒徑分析

采用LS230激光粒度分析儀測定了S95粒化高爐礦渣粉、三種超細礦粉摻合料S115-5、S115-10、S115-15粒度分布，其分析結果見表1、表2，粒徑分布見圖1～圖4。從圖1~圖4中可以看出，S95礦粉對應的顆粒分布比較分散，1μm以下的顆粒較少。顆粒>20μm的顆粒占15.7%。顆粒主要分布在1～60μm，占總量的85%以上，其中3~30μm區間（膠凝材料的主要活性組分）的顆粒占69%。S115-15、S115-10粒徑分布主要集中在15μm以下，其中1~10μm（活性粉體水化最快）以下的顆粒分別占60.1%，57.9%；1μm以下的顆粒分別占26.2%，36.6%。S115-5粒徑分布主要集中在10μm以下，其中1~10μm區間的顆粒占56.6%；1μm以下的顆粒占40.6%。

2.2外觀形貌分析

圖5分別為S95、S115-15，S115-10，S115-5的掃描電鏡分析圖，考察其外觀形貌。圖5a）是高爐礦渣整體形貌，可見顆粒大小較為均勻，顆粒呈多面體形狀。圖5b）是高爐礦渣原粉的顆粒形貌，可見礦渣顆粒內含大量的熔融急冷造成的孔洞。這些孔洞正是礦渣的活化源，是礦渣用為混凝土摻合料發揮火山灰活性的活性來源。圖5c）~圖5e）為不同粒徑大小的超細礦渣粉顆粒形貌，可知，S115-15顆粒已經明顯看出破碎，超細粉磨，使粉體顆粒之間互相撞擊,磨細的顆粒形狀不規則程度加大，出現板狀或棒狀顆粒，粘附在大的顆粒表面上。S115-10大顆粒明顯減少，且顆粒大小表現出一定的均一程度。S115-5幾乎不存在明顯的大顆粒，小顆粒在大顆粒的粘附更加明顯，部分小顆粒還出現團聚現象。

2.3性能試驗

依據GB/T18046―2008《用于水泥和混凝土的高爐粒化礦渣》進行超細礦粉摻合料活性指數試驗和流動度比試驗，并與S95作比較，見表3。由表3可知：

（1）超細礦粉摻合料早期（3d）強度較高，活性指數均>95%，遠遠大于S95礦粉活性指數（75%）。超細礦粉摻合料28d活性均達到S115水平。

（2）超細礦粉摻合料隨著D97粒徑的減小，早期強度增大，但后期強度的增長不及粒徑較大的超細礦粉摻合料。如S115-5的超細礦渣粉3d活性達到131%，28d活性為118%，而S115-15的超細礦渣粉3d活性僅為95%，但其28d活性達到124%。

（3）超細礦粉摻合料的流動度比均<S95礦粉，且達不到GB/T18046―2008規定的流動度>95%的要求。原因可能是超細礦粉摻合料粒徑小，比表面積大，需求包覆其表面的用水量較大，導致超細礦粉摻合料顆粒間的層間水減少，流動度比趨小。

3結論

（1）超細礦粉摻合料S115-15、S115-10、S115-5比表面積、粒徑分布呈規律變化：比表面積依次增大，粒徑分布依次偏向低粒徑方向。

（2）超細礦粉摻合料S115-15、S115-10、S115-5早期強度活性高：3d抗壓強度可達95%以上，而一般的S95礦粉3d強度活性僅為70%左右。

（3）超細礦粉摻合料S115-15、S115-10、S115-5流動度比均低于S95礦粉，不符合GB/T18046《用于水泥和混凝土的高爐粒化礦渣》的規定要求。

（4）超細礦粉摻合料S115-15、S115-10、S115-5早期強度活性隨粒徑的減小而增大，但后期強度的增長，細粒徑超細礦粉摻合料不及粗粒徑超細礦粉摻合料。

參考文獻：

[1]石利國，黃建華.大力發展綠色混凝土[J].廣東建材，2009(7):48-58.

[2]姚燕，王玲，田培.高性能混凝土[M].北京:化學工業出版社,2006.

[3]張民寶.超細礦粉在混凝土中的應用[J].山西建筑，2008(19):168-170.

[4]張亞梅，余保英.摻超細礦粉水泥基材料早齡期水化產物及孔結構特性[J].東南大學學報（自然科學版），2011(4):815-819.

[5]杜輝，劉星偉，李秋義，等.超細礦粉對高性能混凝土強度的影響[J].青島理工大學學報，2009(4):162-165.

[6]姜洪洋，洪雷.超細礦粉對混凝土界面的增強作用[J].新型建筑材料，2001(1):39-41.

作者:管玉萍 單衛良 單位:同濟大學材料科學與工程學院 上海寶鋼新型建材科技有限公司