论文部分内容阅读
【摘 要】 水利工程是关系到国家经济和社会民生的重要工程，大体积混凝土作为土木工程中的关键构成部分，在水利工程建设项目中承担着重要的任务，其质量会直接影响到整个工程的施工品质，而研究表明，在大体积混凝土中应用矿渣微粉具有良好的效果，可以有效解决大体积混凝土的温度裂缝等问题，提升混凝土结构的品质。
【关键词】 大体积混凝土;矿渣微粉;应用
21世纪是一个由钢筋混凝土构筑起来的世界，基本上在大部分的建筑项目中都离不开混凝土的使用，包括了城市的道路建设、楼房建设、基础设施建设、水利工程建设等，而混凝土的质量则很大程度上决定了这些建设项目品质的好坏，因而必须要掌控好混凝土的浇筑水准。我国作为世界上的面积大国，具有辽阔的国土、漫长的海岸线、众多的河流与湖泊，这些情况都决定了我国水利工程项目必然存在着“大、多、重”的特点，即工程大、数量多、影响重。随着我国经济的不断发展，对水利建设的投入不断增加，各种沿海水工建筑物、跨江大桥、大型水坝等工程建设项目也在不断增多，作为水利工程建设中的关键构成部分，大体积混凝土的质量会直接影响到水利工程项目的最终品质，为此必须要引起相应的重视。
1、水利工程大体积混凝土存在的问题
通过对新疆地区等钢筋混凝土建筑物的调查和研究，我们发现大体积混凝土在浇筑时水泥水化反应会产生大量的水化热，由于混凝土自身的热阻性，内部的热量会积聚混凝土结构内部难以散发出去，而外部因为暴露在大气中热量散发较快，这就导致混凝土结构形成强烈的内外温差，从而产生温度应力和变形，当温度应力大于混凝土结构自身的抗拉强度时，就会形成内部裂缝或者表面裂缝，从而影响到大体积混凝土的质量。
2、矿渣粉作用于大体积混凝土的机理
矿渣是一种较高潜在活性的参合材料，它是从高炉排出的时候要经过一道水淬急冷工序，使80%到90%的矿渣形成熔融玻璃相。长期以来，矿渣都被当做一种掺合料，广泛用于水泥厂的水泥生产，传统的水泥生产工艺是将水泥熟料和矿渣一起粉磨，但由于水泥熟料和矿渣的硬度差异比较大，而且易磨性也不同，因而采用这种工艺生产出来的水泥平均粒度比较大，颗粒分布也不够理想，在这些矿渣之中只有较为细小的颗粒的活性得到了发挥，而较大颗粒的矿渣则只能充当微集料，作为填充使用，这在很大程度上限制了矿渣的活性发挥。
近代产生的矿渣磨细理念是在混凝土中直接使用高比表面积的矿渣微粉来作为混凝土的掺合料，或者是将矿渣和水泥熟料分开来粉磨，之后再按照所需要的水泥强度等级来按比例进行均匀的搭配。由于矿渣微粉的比表面积较大，因而其活性能得到充分的发挥，特别是在混凝土的碱性条件下，可以很好地改善水泥和混凝土的性能。矿渣微粉的粒径比水泥小，在混凝土中掺入一定比例矿渣微粉，可以用于代替混凝土拌合物中原先填充在水泥颗粒之间的填充水，充当混凝土的毛细孔，有效改善混凝土内部结构，并提高混凝土的耐腐蚀性、抗渗透性、密实性和耐久性等各项性能。同时，由于掺入了矿渣微粉，水泥的使用量有所减少，可以延缓浇筑混凝土的凝结作用，并降低混凝土水化反应的热峰值，缓解由于水泥水化反应而造成的混凝土结构内外温差过大的问题，改善结构裂缝的出现情况。
3、矿渣微粉在水利工程大体积混凝土中的应用实例
我们对矿渣微粉在水利工程大体积混凝土中的应用进行了实际试验，在新疆某电站厂房水下混凝土结构中采用了矿渣混凝土，对其性能进行了试验，并与普通混凝土的性能进行了对比。试验的相关信息和数据如下：
3.1材料和性能
本次实验所采用的水泥为某集团有限公司生产的PO42.5R普硅水泥;减水剂为高效缓凝剂，减水率为17.1%;矿渣微粉指标：比表面积550m2/kg，28d活性指数≥98%，流动度比104%，密度2.8g/cm3，掺量为60%，还有一些其他的化学成分见表1;表2为混凝土对比试验验证配合比表：
表1 矿渣微粉化学成分含量
化学成分 CaO MgO AlO3 SiO2 Fe2O3 MnO2 TiO2
含量（%） 36.62 11.87 13.53 32.82 2.90 0.36 0.58
表2 混凝土对比试验验证配合比（kg/m3）
编号 水泥 矿渣微粉 砂 石子 水 减水剂
A-20-空白 304 - 695 1227 140 1.83
B-20-K60 122 182 695 1227 140 1.98
C-25-空白 330 - 670 1244 153 1.98
D-25-K60 132 198 670 1244 153 1.98
E-30-空白 345 - 670 1244 153 1.38
F-30-K60 138 207 670 1244 153 1.73
（注：A、B、C、D、E、F为试验体编号，20、25、30是混凝土的强度等级，-表示没有掺入矿渣微粉，K60表示掺入60%的矿渣微粉。）
3.2矿渣微粉混凝土的性能和试验结果
从试验的结果来看，矿渣微粉可以降低水泥的屈服力，具有减水和增塑的作用，由于矿渣微粉的粒径比水泥颗粒的粒径小得多，因而可以在水泥颗粒之间形成一种类似于“滚珠效应”，这种效应可以有效提高拌合物的流动性。表3是试验混凝土坍落度损失的测定：
表3 试验混凝土坍落度损失测定
A-20-
空白 B-20-
K60 C-25-
空白 D-25-
K60 E-30-
空白 F-30-
K60
0min 68 68 63 72 70 73
30min 47 60 52 60 63 60
60min 45 50 45 50 56 48
90min 35 45 38 46 45 44
120min 20 30 26 41 31 38
从表4可以看出，在其他条件相同的情况下，不掺矿渣微粉的混凝土坍落度要比掺了60%矿渣微粉的混泥土的小，并且惨了矿渣微粉的混泥土在放置较长时间后仍然可以保持较高的坍落度。表4而试验混凝土抗压强度测定：
表4 试验混凝土抗压强度测定
时间/（MPa） 3天抗压强度 7天抗压强度 28天抗压强度
A-20-空白 14.3 17.8 25.4
B-20-K60 12.2 24.2 30.1
C-25-空白 17.0 24.8 26.7
D-25-K60 17.1 26.1 32.9
E-30-空白 20.0 32.7 41.6
F-30-K60 16.4 26.0 41.7
结果表明，掺有矿渣微粉的混凝土的抗压强度要比没有掺矿渣微粉的高，说明了在大体积混凝土中应用矿渣微粉作为拌合料可以有效增强混凝土的抗压性能。
4、结语
在混凝土结构逐渐趋于大型化的当今，大体积混凝土已成为各种建筑项目的重要组成部分，妥善解决混凝土的裂缝以及腐蚀等问题，提高大体积混凝土的质量，对于水利工程以及其他的建筑项目来说至关重要。试验表明，在大体积混凝土中应用矿渣微粉，可以有效提高混凝土的整体性能。
参考文獻：
[1]陈彦平.浅谈水利工程大体积混凝土施工技术应用分析[J].科技与企业，2012（23）：205.
[2]蒋利.水利工程建设中基础大体积混凝土施工技术的探讨[J].中国水运（下半月刊），2010（9）：235-236.
[3]马建军，吴海勇，苗春，郁佳胤，冯华君.大体积混凝土的裂缝控制[J].工程质量，2010（1）.
【关键词】 大体积混凝土;矿渣微粉;应用
21世纪是一个由钢筋混凝土构筑起来的世界，基本上在大部分的建筑项目中都离不开混凝土的使用，包括了城市的道路建设、楼房建设、基础设施建设、水利工程建设等，而混凝土的质量则很大程度上决定了这些建设项目品质的好坏，因而必须要掌控好混凝土的浇筑水准。我国作为世界上的面积大国，具有辽阔的国土、漫长的海岸线、众多的河流与湖泊，这些情况都决定了我国水利工程项目必然存在着“大、多、重”的特点，即工程大、数量多、影响重。随着我国经济的不断发展，对水利建设的投入不断增加，各种沿海水工建筑物、跨江大桥、大型水坝等工程建设项目也在不断增多，作为水利工程建设中的关键构成部分，大体积混凝土的质量会直接影响到水利工程项目的最终品质，为此必须要引起相应的重视。
1、水利工程大体积混凝土存在的问题
通过对新疆地区等钢筋混凝土建筑物的调查和研究，我们发现大体积混凝土在浇筑时水泥水化反应会产生大量的水化热，由于混凝土自身的热阻性，内部的热量会积聚混凝土结构内部难以散发出去，而外部因为暴露在大气中热量散发较快，这就导致混凝土结构形成强烈的内外温差，从而产生温度应力和变形，当温度应力大于混凝土结构自身的抗拉强度时，就会形成内部裂缝或者表面裂缝，从而影响到大体积混凝土的质量。
2、矿渣粉作用于大体积混凝土的机理
矿渣是一种较高潜在活性的参合材料，它是从高炉排出的时候要经过一道水淬急冷工序，使80%到90%的矿渣形成熔融玻璃相。长期以来，矿渣都被当做一种掺合料，广泛用于水泥厂的水泥生产，传统的水泥生产工艺是将水泥熟料和矿渣一起粉磨，但由于水泥熟料和矿渣的硬度差异比较大，而且易磨性也不同，因而采用这种工艺生产出来的水泥平均粒度比较大，颗粒分布也不够理想，在这些矿渣之中只有较为细小的颗粒的活性得到了发挥，而较大颗粒的矿渣则只能充当微集料，作为填充使用，这在很大程度上限制了矿渣的活性发挥。
近代产生的矿渣磨细理念是在混凝土中直接使用高比表面积的矿渣微粉来作为混凝土的掺合料，或者是将矿渣和水泥熟料分开来粉磨，之后再按照所需要的水泥强度等级来按比例进行均匀的搭配。由于矿渣微粉的比表面积较大，因而其活性能得到充分的发挥，特别是在混凝土的碱性条件下，可以很好地改善水泥和混凝土的性能。矿渣微粉的粒径比水泥小，在混凝土中掺入一定比例矿渣微粉，可以用于代替混凝土拌合物中原先填充在水泥颗粒之间的填充水，充当混凝土的毛细孔，有效改善混凝土内部结构，并提高混凝土的耐腐蚀性、抗渗透性、密实性和耐久性等各项性能。同时，由于掺入了矿渣微粉，水泥的使用量有所减少，可以延缓浇筑混凝土的凝结作用，并降低混凝土水化反应的热峰值，缓解由于水泥水化反应而造成的混凝土结构内外温差过大的问题，改善结构裂缝的出现情况。
3、矿渣微粉在水利工程大体积混凝土中的应用实例
我们对矿渣微粉在水利工程大体积混凝土中的应用进行了实际试验，在新疆某电站厂房水下混凝土结构中采用了矿渣混凝土，对其性能进行了试验，并与普通混凝土的性能进行了对比。试验的相关信息和数据如下：
3.1材料和性能
本次实验所采用的水泥为某集团有限公司生产的PO42.5R普硅水泥;减水剂为高效缓凝剂，减水率为17.1%;矿渣微粉指标：比表面积550m2/kg，28d活性指数≥98%，流动度比104%，密度2.8g/cm3，掺量为60%，还有一些其他的化学成分见表1;表2为混凝土对比试验验证配合比表：
表1 矿渣微粉化学成分含量
化学成分 CaO MgO AlO3 SiO2 Fe2O3 MnO2 TiO2
含量（%） 36.62 11.87 13.53 32.82 2.90 0.36 0.58
表2 混凝土对比试验验证配合比（kg/m3）
编号 水泥 矿渣微粉 砂 石子 水 减水剂
A-20-空白 304 - 695 1227 140 1.83
B-20-K60 122 182 695 1227 140 1.98
C-25-空白 330 - 670 1244 153 1.98
D-25-K60 132 198 670 1244 153 1.98
E-30-空白 345 - 670 1244 153 1.38
F-30-K60 138 207 670 1244 153 1.73
（注：A、B、C、D、E、F为试验体编号，20、25、30是混凝土的强度等级，-表示没有掺入矿渣微粉，K60表示掺入60%的矿渣微粉。）
3.2矿渣微粉混凝土的性能和试验结果
从试验的结果来看，矿渣微粉可以降低水泥的屈服力，具有减水和增塑的作用，由于矿渣微粉的粒径比水泥颗粒的粒径小得多，因而可以在水泥颗粒之间形成一种类似于“滚珠效应”，这种效应可以有效提高拌合物的流动性。表3是试验混凝土坍落度损失的测定：
表3 试验混凝土坍落度损失测定
A-20-
空白 B-20-
K60 C-25-
空白 D-25-
K60 E-30-
空白 F-30-
K60
0min 68 68 63 72 70 73
30min 47 60 52 60 63 60
60min 45 50 45 50 56 48
90min 35 45 38 46 45 44
120min 20 30 26 41 31 38
从表4可以看出，在其他条件相同的情况下，不掺矿渣微粉的混凝土坍落度要比掺了60%矿渣微粉的混泥土的小，并且惨了矿渣微粉的混泥土在放置较长时间后仍然可以保持较高的坍落度。表4而试验混凝土抗压强度测定：
表4 试验混凝土抗压强度测定
时间/（MPa） 3天抗压强度 7天抗压强度 28天抗压强度
A-20-空白 14.3 17.8 25.4
B-20-K60 12.2 24.2 30.1
C-25-空白 17.0 24.8 26.7
D-25-K60 17.1 26.1 32.9
E-30-空白 20.0 32.7 41.6
F-30-K60 16.4 26.0 41.7
结果表明，掺有矿渣微粉的混凝土的抗压强度要比没有掺矿渣微粉的高，说明了在大体积混凝土中应用矿渣微粉作为拌合料可以有效增强混凝土的抗压性能。
4、结语
在混凝土结构逐渐趋于大型化的当今，大体积混凝土已成为各种建筑项目的重要组成部分，妥善解决混凝土的裂缝以及腐蚀等问题，提高大体积混凝土的质量，对于水利工程以及其他的建筑项目来说至关重要。试验表明，在大体积混凝土中应用矿渣微粉，可以有效提高混凝土的整体性能。
参考文獻：
[1]陈彦平.浅谈水利工程大体积混凝土施工技术应用分析[J].科技与企业，2012（23）：205.
[2]蒋利.水利工程建设中基础大体积混凝土施工技术的探讨[J].中国水运（下半月刊），2010（9）：235-236.
[3]马建军，吴海勇，苗春，郁佳胤，冯华君.大体积混凝土的裂缝控制[J].工程质量，2010（1）.