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(dòng)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(yàn)表明，摻入40％的粉煤灰超細(xì)粉（D50＝3.09μm）時(shí)，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(shí)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?yàn)榈V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(shí)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(shí)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(shí)就起到了改善漿體孔結(jié)構(gòu)、提高密實(shí)度的作用。