不同掺合料混凝土配比设计及力学(4)

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1.2.3矿粉

矿粉（mineral powder）是符合工程要求的石粉及其代用品的统称。是将矿石粉碎加工后的产物，是矿石加工冶炼等的第一步骤，也是最重要的步骤之一。

矿粉，是用水淬高炉矿渣，经干燥，粉磨等工艺处理后得到的高细度，高活性粉料，是优质的混凝土掺合料和水泥混合材，是当今世界公认的配制高性能混凝土的重要材料。通过使用粒化高炉矿渣粉，可有效提高混凝土的抗压强度，降低混凝土的成本。同时对抑制碱骨料反应，降低水化热，减少混凝土结构早期温度裂缝，提高混凝土密实度，提高抗渗和抗侵蚀能力有明显效果。

矿渣微粉又称为矿粉、粒化高炉矿渣粉。我国产的矿粉主要用于混凝土掺合料，由专业的工厂生产，制作混凝土时加入到混凝土中，掺量以占混凝土中水泥质量计。一般生产矿粉时也可以加入部分的石膏，以SO3计，一般为2%。

矿粉又可以进一步分为普通矿粉(按国家标准GB/T18046-2000分为S75、S95、S105等几种)和超细矿粉(一般指S115)，以比表面积来区分。

1.3 粉煤灰混凝土的现状

2015年，我国火力发电厂等工业生产中的粉煤灰年产量达6.2亿吨，已成为影响环境的重要原因之一。使用大掺量粉煤灰混凝土，不仅能节约水泥，而且可以消耗大量的粉煤灰，对改善环境具有良好的效果；同时大掺量粉煤灰混凝土能够提高钢筋混凝土结构的耐久性能，在工程中有广阔的应用前景[6]。

20世纪70年代以来，世界性能源危机，环境污染以及矿物资源的枯竭等强烈地激发了粉煤灰利用的研究和开发。粉煤灰成为国际市场上引人注目的资源丰富、价格低廉，兴利除害的新兴建材原料和化工产品的原料，受到人们的青睐。对粉煤灰的研究工作大都由理论研究转向应用研究，特别是着重要资源化研究和开发利用。利用粉煤灰生产的产品在不断增加，技术在不断更新。国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了重大的变化，主要表现为：粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用；粉煤灰综合利用的途径以从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外，发展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径[16]。

因此，粉煤灰混凝土的理论研究已经陷入了一定的停顿，而复合掺料混凝土的研究也提上日程。

1.4 本论文的研究思路

1.4.1 本文的目的和意义

在全世界能源和自然资源保护日益重要的背景下，大多数国家对工业废弃物在施工过程中具有的经济、环境和技术方面的优势表现出积极的兴趣，许多工业废弃物被证明在减少水泥生产对环境冲击方面具有很多技术优势。混凝土有优良的生态形象，而且可以普遍接受的是似乎没有比混凝土业更好的产业来处理其他工业活动排放的数量庞大的废弃物。

混凝土行业消纳的工业废弃物主要是矿渣和粉煤灰，随着产业政策的调整和环境保护意识的提高，其他工业废弃物的利用也呈现上升趋势，包括磷渣、钢渣、钒钛渣等各种冶金渣。在混凝土中使用这些硅质工业副产品有诸多优势，比如：节省能源和天然资源、减少CO2排放、利废环保等。2008年，我国的水泥产量为13599亿吨，几乎是世界水泥产量的一半，其中熟料产量为967亿吨，余下的混合材主要是矿渣和粉煤灰。这些混合材高达375亿吨，因而也相应地减少了大约3亿吨的CO2排放。我国生产的水泥约有25%是来自混合材的贡献（另5%是石膏）[8]。