矿物掺合料对混凝土性能的影响探究

矿物掺合料对混凝土性能的影响探究

侯小伟

150403199504284815

摘要：随着建筑行业的发展，对建筑技术和建材的需求越来越大，混凝土是一种重要的建筑材料，它可以在一定范围内酌情加入多种矿物质辅助物质，从而改善其应用效果。在高强度、高性能的基础上，应用范围广，可有效地保障施工的质量。因此，本文着重对矿用外加剂对水泥的作用进行了分析和探讨。

关键词：矿物；掺合料；混凝土性能

引言

由于目前各种类型的施工项目对施工的需求和规范不尽相同，混凝土是一种重要的工程建材，必须加入矿物质掺和料来改善其应用效果。在工程实践中，加入不同类型的矿物掺和料对混凝土的力学特性也会有一定的影响。

一、矿物掺合料定义及分类

1．矿物掺合料不同于生产水泥时与熟料一起磨细混合材，它是指在混凝土或砂浆搅拌前或搅拌中加入的，具有一定细度和活性的用于改善新拌混凝土的性能(特别耐久性)的某些矿物类产品。

2．掺合料按其性质可分为两类，活性掺合料和非活性掺合料。目前使用矿物掺合料绝大多数是具有一定活性的掺合料、如粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰、天然沸石粉等。复合矿物掺合料指这些掺合料的复合物。

二、矿物掺合料的作用机理

1．掺合料不仅可以取代部分水泥、减少混凝土的水泥用量、降低成本，而且可以改善混凝土拌合物和硬化混凝土的各项性能。

2．矿物掺合料特别是磨细矿物掺合料用作混凝土的掺合料能改善或提高混凝土的综合性能，其作用机理在于磨细矿物掺合料在混凝土中具有填充效应、火山灰效应和形态效应等。

三、不同矿物掺合料对混凝土性能影响

1.增加水泥用量对渗透性能有一定的作用。试验结果表明，随着水泥用量的减少，渗透性能也随之降低。这是由于集料、硬化水泥浆料及部分空隙构成的硬化水泥，水泥水化程度和致密性是影响水泥浆液的空隙程度的重要因素。在一定程度上，水泥固化后的水泥浆液中的空隙越大，渗透率越高。在混凝土中，由于受水的影响，集料在水泥中会产生一层水膜，从而造成水泥砂浆与集料间的隔阂，这些相互连通的孔洞和内部缝隙会增加水泥的渗透率。所以，在工程建设中应合理地增加水泥配比，从而改善其抗渗透能力。通过增加混凝土的水灰比比例，可以通过添加矿灰、粉煤灰、硅灰等材料，使其颗粒起到充填作用，从而减小水泥浆体内的空隙，并通过灌装作用来改善混凝土的抗渗性能。

（1）矿渣。加入矿渣后，可以改善界面的密实度以及强度。因为矿渣具有很好的活化性能和良好的灰浆性能，在这种情况下，活化的微粉会被碱化，从而吸收了灰浆中的钠和钾，从而增强了对氯化物的吸收。矿渣是一种新型的建筑研究材料，它可以有效地减少氯气的传播，并可以改善其内部的显微组织。矿渣在某种程度上起到了缓冲的效果，并且其致密程度与混凝土相近。试验结果表明：粉煤灰的研磨率愈高，对水分的需求愈大；随着炉渣的加入，水的需求量也越来越大。所以，粉煤灰的研磨和用量对水泥浆料的分离和泌水量有很大的关系。在使用过程中，加入的矿渣会对水泥的吸水、渗透性能产生一定的作用，当加入的矿渣超过一定数量后，配制的水泥用量将会增加很多，这时要想降低用量，必须使用减水剂。因此，为了使其充分利用，必须科学合理地加入水泥中的矿渣。

（2）硅灰。硅灰是一类细小的、表面较为平滑的球形粒子，其呈玻璃化状态，具有较大的比表面积，从而使得混凝土的界面和孔组织更为致密。硅灰石的主要成份为二氧化硅，其含水量超过90%，其水泡作用十分显著，因而可提高其渗透率。硅灰具有很高的氯离子透过率，其抗渗透性优于矿灰、粉煤灰，但产量少，所以其成本高，应用领域受到限制。为了充分发挥硅灰的良好的抗渗透性能，可以采用复合技术来改善其使用效果。在建筑工程中，为了有效改善屋面、墙面和地面的抗渗透性能，必须在砂浆中加入矿物掺和料，尽管硅灰的防渗性能很好，但它的成本很高，不宜大规模应用。所以可以先添加粉煤灰、矿渣等，再按其添加量及特性要求适当加入。通过将矿物掺和料与水泥混合，可以有效地减少混凝土的渗透率和节省材料的使用量。

（3）粉煤灰。在混凝土工程中，粉煤灰也是一种常见的矿物掺和材料，它的元素组成、化学成分和粒子形态都是特殊的，因此其水化反应速度也不尽相同。通过试验观测，在初期水泡作用下，粉煤灰加入到水泥中，其抗渗透能力并不显著，而在后期，其发展迅速。在水泥中，粉煤灰的水泡作用表现为线性的，在压力作用28 d时，其氯离子渗透率与标准水泥相近，而在28天之后，其强度有显著提高。这是由于在粉煤灰的抗压强度下降之后，还可以继续进行火山灰的反应，从而使混凝土的抗压性能发生了进一步的改变，所以将粉煤灰加入到了混凝土的原液中。因此，在实际工程中必须定时定量地加入粉煤灰，使之完全发挥作用后，才能观测到其强度的改变。

2.研究矿物掺合料对混凝土性能影响的意义

通过试验，研究了不同的矿物掺和料对水泥性能不同程度的性质的不同。在水泥中加入一种矿物原料后，对其抗压性能的作用最大，粉煤灰次之，矿粉矿渣占主导地位。在配制混凝土时，通过减小水灰率，即增加矿物质的添加，可以显著地改善水解的渗透性能，而在混凝土中添加适量的矿物质添加剂可以显著地改善水解的效果，其中以硅灰最大，矿粉次之，粉煤灰次之。为了全面改善混凝土的工作特性，必须从本质上认识各种矿物添加剂对水泥砂浆的作用，从而改善其耐久性。在水泥砂浆中，氯盐的抗渗性受多种因素的制约，其干缩性、工作性、抗冻性等都与抗渗性密切相关。由于胶凝物质与水泥的物性、化学特性、化学作用等都会对其产生一定的作用，因此，在工程实践中，必须找到各种有效的措施来有效地抑制其对其耐久性的作用。

四、结语

综上所述，为了有效地改善其抗压、抗渗透性能，必须对各种矿物掺和料的作用进行深入的研究与分析。在建筑材料中，要充分利用材料的反应速度和强度，采取单加或多加两种方法，以达到工程建设的质量和造价的目的。

参考文献

[1]权朝礼,王静.矿物掺合料对高性能混凝土性能的影响[J].工程技术(文摘版)·建筑,2022(3).

[2]魏玲玲,贺智敏,李一鸣,等.矿物掺合料对蒸养混凝土传输性能和孔结构的影响[J].水资源与水工程学报,2020,31(1):8.

[3]郑永超,周钰沦,房桂明,等.利用钢渣制备矿物掺合料对混凝土性能的影响[J].混凝土与水泥制品,2020(7):5.

[4]白花蕾,樊耀虎,李滢,等.再生微粉和矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响研究[J].硅酸盐通报,2020,39(8):2628-2633.