浅谈高炉矿渣用做水硬性胶凝材料对混凝土各项性能的影响.pdf

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1、城市建筑i研究·探讨lURBANISMANDARCHITECTURERESEARCH·DISCUSSION浅谈高炉矿渣用做水硬性胶凝材料对混凝土各项性能的影响■李力【摘要】在当今社会，可持续发展得到了全世界各级的重点关注。高炉矿渣作为一种低碳的和有利于可持续发展的材料。已经广泛用于混凝土工业中。在英国，混凝土规范Bs蹦197—1明确说明，高炉矿渣作为水硬性胶凝材料使用时，掺量可高达95％。然而，高炉矿渣生产的水泥用于制备混凝土，必然会影响到混凝土的各项性能。本文通过和普通硅酸盐水泥制备的混凝土对比，着重介绍了高炉矿渣的掺入对混凝土性能的影响。【关

2、键词J高炉矿渣、混凝土性能、水泥、可持续发展在过去的半个世纪，人类从没有意识到需要做出努力让自然资源的利用率能够最大化。人类滥用自然资源引发了许多全球性问题，如全球气候变化、温室效应、资源枯竭等，这些相关问题已经严重影响到人类社会的发展。现如今，经历过痛苦的人们才清醒地意识到自然资源是有限的，很多自然资源是不可再生的，滥用自然资源将极大地制约人类社会的发展。为了满足我们现在发展的需要，又确保我们子孙后代受自然资源制约的程度降低，可持续发展越来越受到全球性的广泛关注。人们将可持续发展的概念引申到各个领域，混凝土工业也不例外。在混凝土工业中，普通的硅

3、酸盐水泥的制备会产生大量的CO：，这几乎占到了全球碳排放量的5％。在过去的几十年里，这种高碳排放量的水泥及制备的混凝土在全球建筑中有着极其广泛的使用。为了混泥土工业和建筑产业的可持续发展，很多新的可供选择材料可以用于制备水硬性胶凝材料，如高炉矿渣、粉煤灰、火山灰等。这些材料用于水泥的制备不仅是变废为宝，而且还极大地降低了碳的排放量，符合可持续发展的理念。一、高炉矿渣高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。在高炉冶炼生铁时，其化学成分主要有氧化钙、二氧化硅、氧化铝、氧化镁，其氧化物成分类似于普通硅酸盐水泥但是比例不同。冶炼产生的高炉矿渣经快速冷

4、却、干燥、粉磨达到一定的细度(通常细度小于普通硅酸盐水泥350m2／kg)后并掺入一定量的石膏可用于制备水泥及生产混凝土。高炉矿渣未得到应用时只能作为一种工业废渣，其产出量非常大，难以处理且堆放占用了大量土地资源，同时也给环境造成了很大的压力。近几十年来，经研究证明高炉矿渣是一种环保低碳的材料，但是其用于制备水泥及生产混凝土时，将对混凝的性能产生一定程度的影响。粒化高炉矿渣本身如果直接作为胶凝材料用于生产混凝土，混凝土的硬化速度将非常缓慢，所以它通常需要和普通的硅酸盐水泥混合使用。目前，国内的矿渣硅酸盐水泥，一般由硅酸盐水泥熟料、20％--70％

5、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，粒化高炉矿渣掺量越高，其对混凝土性能的影响程度就越大。二、高炉矿渣的使用对混凝土性能的影响i．混凝土耐久性相对于普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥制备的混泥土具有更好的抗渗性。由于高炉矿渣是高温冶炼生铁时的废渣，这使得高炉矿渣具有较好的化学稳定性。因此该材料应用于混凝土中能增强混凝土的耐久性能，如抗硫酸盐侵蚀、抗氯化物侵蚀和降低其碱硅反应。矿渣混凝土还有较好的耐热性能，它与钢筋的粘结力也相对较强，从这个两个方面来看使用高炉矿渣也是有利于混凝土本身的耐久性的。但是和普通硅酸盐熟料相比高炉矿渣中硅酸盐水泥水

6、化反应时产生碱性物质(主要为Ca(OH)z)含量较低，使得空气中C0z气体渗透到混凝土内部时，没足量的与之中和反应的碱性物质，因此矿渣混凝土的抗碳化性能会随着高炉矿渣掺量的提高显著的降低。研究表明，采取适当的降低水灰比、较高的温度养护、延长养护时间和有条件情况下采用水养等措旌能够有效地提高矿渣混凝土的抗碳化性能。2．混凝土的凝结时间混凝土的凝结时间会受到非常多的因素影响，尤其是混凝土养护的温度和水灰比。矿渣混凝土相对于普通硅酸盐水泥制备的混凝土(后面简称“常规混凝土”)的凝结时间会稍有延长，标准养护条件下凝结时间可能延长30min左右。当养护的温

7、度较低或是粒化高炉矿渣含量较高的情况下，混凝土的凝结时间会有更大程度的延长。混凝土凝结时间的延长及凝结时间的稳定使得混凝土在运输和浇筑过程中能够更好地保证混凝土的质量，从而降低最终浇筑时混凝土质量的不利影响。凝结时间的延长使得该种混凝土十分有利于在温度较高的地区使用，相对的，该种混凝土的抗冻性能较差。3．混凝土的水化热混凝土在凝结和硬化的过程中由于水化作用会产生大量的热量，并由此导致混凝土内部的温度上升。决定矿渣混凝土水化热量的释放速率和温度上升的因素有很多，包括胶凝材料的用量、混凝土结构的三维尺寸、结构的形式、外部的自然条件和粒化高炉矿渣的掺量

8、等。相对于其他因素来说，粒化高炉矿渣的掺量更容易控制，矿渣混凝土中提高粒化高炉矿渣掺量，能够有效控制水化热和温度过快上升。因此，在很多大