超細(xì)礦渣粉（或超細(xì)粒化高爐礦渣粉）是指符合國家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥中?；郀t礦渣》GB/T203-1994規(guī)定的?；郀t礦渣,，經(jīng)干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）達(dá)到相當(dāng)細(xì)度且符合相應(yīng)活性指數(shù)的粉體,。

　　從1969年起,，英國,、德國等發(fā)達(dá)國家就開始了超細(xì)礦渣粉在混凝土中作為礦物摻合料的應(yīng)用。自上世紀(jì)90年代起,，我國開始了超細(xì)礦渣粉的應(yīng)用研究工作。2000年,，國家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土的粒化高爐礦渣粉》GB/T18046-2000正式頒布,。2002年，國家標(biāo)準(zhǔn)《高強,、高性能混凝土用礦物外加劑》頒布實施。在該標(biāo)準(zhǔn)中,，正式將超細(xì)礦渣粉命名為“礦物摻合料”，納入混凝土第六組分,。從此,，超細(xì)礦渣粉作為一個獨立的新產(chǎn)品被廣泛地接受和應(yīng)用,。

　　2006年，山西彤陽爐料有限公司正式投產(chǎn),。其主要產(chǎn)品———彤陽牌S105級超細(xì)礦渣粉，以山西海鑫鋼鐵集團(tuán)高爐礦渣為主料,，嚴(yán)格按照優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn),。山西海鑫海天混凝土公司經(jīng)過1年多的應(yīng)用實踐表明：摻入彤陽牌S105級超細(xì)礦渣粉的混凝土具有改善拌合物和易性,、高強度、高抗?jié)B性,、高抗凍性、高抗裂性,、高耐腐蝕性,、降低水泥用量和水化熱等特性，極大地改善了混凝土的拌合物性能,、力學(xué)性能和長期耐久性能,。

　　一、超細(xì)礦渣粉在混凝土中的作用
　　筆者認(rèn)為,，除了原材料的質(zhì)量以外,，混凝土結(jié)構(gòu)中最為薄弱的環(huán)節(jié)（或部位）主要有兩個：一是骨料與水泥的過渡區(qū),。二是水泥水化產(chǎn)物（或二次水化產(chǎn)物）之間的空隙。那么,，凡是能夠改善混凝土結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)（或部位）的措施，都能夠改善混凝土的性能,。

　　我們所論述的超細(xì)礦渣粉在混凝土中的應(yīng)用，正是由于改善了混凝土結(jié)構(gòu)中“水泥水化產(chǎn)物（或二次水化產(chǎn)物）之間的空隙”的薄弱環(huán)節(jié)（或部位）,，混凝土的各種性能（拌合物性能、力學(xué)性能和長期耐久性能等）自然能夠得以改善,。

　　1.改善混凝土的微結(jié)構(gòu),。主要是通過改善混凝土細(xì)微顆粒的級配,，即改善粉體材料在混凝土中的粒度分布，產(chǎn)生密實堆積填充效應(yīng),，使混凝土的孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化，即大孔數(shù)量減少,，小孔數(shù)量增加,，平均孔徑降低，分布更為合理,；空隙率降低，特別是水泥水化產(chǎn)物之間的空隙,，微結(jié)構(gòu)更為密實,。

　　2.降低混凝土的拌合用水量（特別是游離態(tài)有害水的含量）。水泥的完全水化僅僅需要一小部分水,，混凝土中的大部分水是為了滿足其工作性而引入的。我們稱之為游離態(tài)有害水,。在混凝土施工和硬化中僅僅有一小部分游離態(tài)有害水可能會通過空氣蒸發(fā)和模板滲出，但是大部分游離態(tài)有害水會在混凝土硬化后形成較大的空隙,，從而給混凝土結(jié)構(gòu)造成了永久的傷害,。當(dāng)混凝土的孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化,、空隙率降低時，其游離態(tài)有害水的含量可相應(yīng)降低,。

　　3.改善混凝土拌合物的和易性。由于超細(xì)礦渣粉是細(xì)微球狀體,，其表面光滑，且性能穩(wěn)定,，在混凝土中能夠起到一種類似于軸承的微珠潤滑作用,，減少了摩擦阻力，有效改善了混凝土拌合物的和易性（即流動性,、黏聚性、保水性等）,?；炷涟韬衔锏暮鸵仔院?，則坍落度經(jīng)時損失小，工作性好（可泵性等）,。

　　4.提高混凝土的強度。其一是改善混凝土的微結(jié)構(gòu),，增加密實度,，以提高混凝土的強度。其二，超細(xì)礦渣粉中含有豐富的活性SiO2等,，能夠與水泥的水化產(chǎn)物Ca（OH）2進(jìn)行二次水化反應(yīng),，生成密實度更高的硅酸凝膠。

　　試驗用的原材料技術(shù)指標(biāo)如下,。水泥：海鑫P·S42.5礦渣硅酸鹽水泥,。礦粉：彤陽S105級礦渣粉,，密度為2.9g/cm3，比表面積為460㎡ /kg,，活性指數(shù)為117%,，流動度比為93%,，三氧化硫為1%，氯離子為0.017%,，燒失量為0.2%。粉煤灰：河津Ⅱ級粉煤灰,。砂：楊徐砂，Ⅱ區(qū)中砂,，顆粒級配基本符合規(guī)定,。碎石：嶺西東碎石,，5mm~26.5mm連續(xù)級配。外加劑：高性能泵送劑（粉劑）,。凝結(jié)時間：14~16小時。試驗結(jié)果見表 1~表3,。

　　隨著超細(xì)礦渣粉摻量的增加,，混凝土（水泥）各齡期的抗壓強度均有增長,。但是，當(dāng)摻到50%時,，其快養(yǎng)和28天抗壓強度有緩慢的下降趨勢,；當(dāng)摻到60%時，其快養(yǎng)和28天抗壓強度已經(jīng)有比較明顯的下降趨勢,。因此,，我們必須確定其最佳摻量。

　　超細(xì)礦渣粉最佳摻量的確定應(yīng)符合以下兩點：一是必須滿足各類工程和各種施工工藝的要求,；二是必須滿足混凝土的和易性,、凝結(jié)時間和強度的要求,。根據(jù)以上兩點，并結(jié)合水泥的品種,、標(biāo)號,、強度和大氣溫度及超細(xì)礦渣粉的質(zhì)量確定其最佳摻量。

　　5.降低混凝土的水泥用量和水化熱,。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：混凝土中心溫度與表面溫度的溫差不得超過25℃,。在混凝土強度一定的情況下，摻加超細(xì)礦渣粉,，可大幅降低水泥用量。同時可推遲熱峰的出現(xiàn)時間,。

　　6.提高混凝土的抗?jié)B性,。采用試驗編號為05,、06的混凝土抗?jié)B試件，分別在2.5MPa壓力下恒壓48h,。結(jié)果是其試件上端面無一滲水。劈開試件,，測量其最大滲水高度,。結(jié)果如下：編號為05的試件最大滲水高度為3cm,；編號為06的試件最大滲水高度為1.8cm。

　　在2.5MPa的壓力下,，其試件上端面無一滲水，且最大滲水高度都較小。這充分說明摻入超細(xì)礦渣粉的混凝土有相當(dāng)好的抗?jié)B性,。

　　7.提高混凝土的抗凍性。大量研究表明：混凝土的膠凝材料用量,、水膠比,、引氣性能等是影響混凝土抗凍性的主要因素?；炷了z比大時,，其游離態(tài)有害水多，硬化后內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)差,、空隙率大,，則受凍融循環(huán)破壞的幾率大。當(dāng)在混凝土中引入大量的,、細(xì)微的,、均勻的氣泡時，這些細(xì)微氣泡即細(xì)微空間可以作為體積膨脹的“緩沖閥”,，降低和避免其他物理和化學(xué)反應(yīng)引起的破壞,。經(jīng)試驗表明，摻入超細(xì)礦渣粉的混凝土,，其抗凍性明顯高于普通混凝土,。

　　8.提高混凝土的抗裂性?；炷猎谟不^程中,，由于化學(xué)減縮、冷縮和干縮等原因會引起體積收縮,，其收縮值為自生體積的0.04%左右,。這些收縮會給混凝土的體積穩(wěn)定性帶來很大的危害。經(jīng)試驗表明,，摻入超細(xì)礦渣粉的混凝土,，會產(chǎn)生適度的微膨脹。在鋼筋和骨料的約束下,，可產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，以抵消混凝土在硬化過程產(chǎn)生的拉應(yīng)力,，補償部分水化熱引起的溫度應(yīng)力,，減少和避免混凝土裂縫的產(chǎn)生,。

　　9.提高混凝土的耐腐蝕性,。超細(xì)礦渣粉中含有豐富的活性SiO2等,，能夠與水泥的水化產(chǎn)物Ca（OH）2進(jìn)行二次水化反應(yīng)，從而降低了混凝土硬化后水泥膠體與SO42--反應(yīng)生成鈣礬石的機會,，一定程度上抑制了SO42-等離子的侵蝕破壞,。這種鈣礬石，由于體積膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力受到了硬化后混凝土的約束,，因此,，其破壞力最強,。另外，超細(xì)礦渣粉的摻加減少了水泥用量,，即減少了水泥引入的堿含量，從而降低混凝土發(fā)生堿-集料反應(yīng)的破壞的可能性,。

　　10.延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。Mehta（美特）整體論模型指出：“一個不透水但存在微裂縫且多孔的混凝土→經(jīng)侵蝕冷熱循環(huán),、干濕循環(huán)→混凝土結(jié)構(gòu)微裂縫增加,、相連→水的滲入,，有害物質(zhì)侵蝕→混凝土膨脹、鋼筋銹蝕,、堿骨料反應(yīng)、水結(jié)冰,、硫酸鹽侵蝕使混凝土強度和剛度降低→開裂破壞與整體性喪失。”

　　模型清楚地表明：混凝土的不透水性是任何物理,、化學(xué)破壞過程中的第一道防線。因此,，超細(xì)礦渣粉在混凝土中的應(yīng)用對混凝土的可持續(xù)發(fā)展,，即節(jié)約利用混凝土原材料，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著非常重要的意義,。

　　二、超細(xì)礦渣粉的最佳應(yīng)用范圍
　　1.高強度等級混凝土,。配制C50混凝土，采用目前的水泥有相當(dāng)?shù)碾y度,。那么,，配制C60,、C70甚至C80混凝土，就必須摻加超細(xì)礦渣粉及高性能外加劑才能夠完成,。

　　2.大體積混凝土?？梢越档退嘤昧亢退療幔七t熱峰的出現(xiàn)時間,，有效地防止諸如裂縫等問題。

　　3.除了上述最佳應(yīng)用范圍以外,，只要采用水泥、混凝土,，都可以摻加不同摻量的超細(xì)礦渣粉。

　　總之,，超細(xì)礦渣粉在混凝土中的應(yīng)用,，不僅關(guān)系到混凝土的質(zhì)量問題，而且關(guān)系到“建設(shè)節(jié)約型社會,、走可持續(xù)發(fā)展道路”的大問題。