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矿渣粉又称粒化高炉矿渣粉，其颗粒表面光滑致密，主要是由cao、mgo、sio2和al2o3组成，共占矿渣粉总量的95％以上，且具有较高的潜在活性，在激发剂的作用下，可与水化合生成具水硬性的胶凝材料。矿粉渣对水和外加剂吸附较少，有一定的物理减水作用，一般可使混凝土减少用水量5%左右，可替代p·o42.5水泥15%～30%。将其掺入水泥中，拌制混凝土，能增大混凝土的坍落度，降低混凝土坍落度的损失，且可显著改善混凝土流动性能。

矿渣粉的比表面积、活性指数和流动度比是矿渣粉应用中重要的技术指标，应尽量采用活性指数大、流动度比大的矿渣粉。矿渣粉的颗粒粒径对其活性有重要的影响，粒径大于45μm的矿渣粉颗粒很难参与水化反应。但矿渣粉的比表面积超过400m2/kg后，混凝土早期的自收缩随掺量的增加而增大；矿渣粉磨得越细，掺量越大，则低水胶比的混凝土拌和物越黏稠。因此，配制高强度等级混凝土的矿渣粉，比表面积一般不宜大于600m2/kg。一般矿渣粉磨越细，其活性越高，掺入混凝土后，早期产生的水化热越大。

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（1）外观颜色

矿渣不是由燃料燃烧形成的，矿渣粉基本不含炭，因此，矿渣粉颜色通常较白。

（2）密度

《用于水泥和混凝土的粒化高炉矿渣粉》规定用于水泥和混凝土的磨细矿渣粉的密度不得小于2.8g/cm3。

（3）比表面积

矿渣粉的比表面积对其质量的影响主要有两方面。

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1.影响矿渣粉的活性

矿渣粉颗粒越细，其面积越大，反应速度越快，反应程度也越充分。粒径在45μm以下的颗粒活性起到积极作用，而大于45μm的颗粒很难参与水化反应，因此，国家标准要求混凝土用矿渣粉的比表面积超过300m2/kg。但矿渣粉的比表面积超过400m2/kg后，其活性才能充分体现。

2.影响矿渣粉的流动度比

矿渣粉越细，其流动度比变小的可能性就越大，需水量就有可能增加。导致在混凝土流动度相同的条件下，增加混凝土用水量，对混凝土的微观结构和耐久性带来负面影响。

（4）流动度比

矿渣粉流动度比的大小主要取决于它的细度、颗粒级配和颗粒形状。当比表面积较大或者颗粒级配不合理时，还可能增加用水量。由于矿渣粉是经过粉磨而成，因此其不具有优质粉煤灰那样优良的颗粒形貌，不具备润滑作用。矿渣粉流动度比的大小取决于它的填充作用和表面需水作用的平衡。

（二）矿渣粉的化学成分

矿渣粉是高炉炼铁工艺中的sio2、al2o3、硅酸钙等为主要成分的熔融物，特别是在生产过程中要不断的进行冷水进行处理，这就形成了不少颗粒状废物。其主要化学组成为sio2、al2o3、cao、mgo，这些氧化物占全部氧化物的95%以上，有时也包含一些cas、mns和fes等硫化物。矿渣粉中的有时含有金属铁和铜离子形成的硫酸亚铁和硫酸铜在无水状态均为白色粉末，含有结晶水以后硫酸亚铁为浅绿色晶体，溶于水的溶液为浅绿色，而含有结晶水的硫酸铜的晶体颜色为蓝色，易溶于水。用含有这两中矿物成分的矿渣粉这两种成分时，会造成混凝土硬化后表面出现“绿斑”或“蓝斑”，随着时间的推移会慢慢消失，出现这种状况不会对混凝土造成实质性的危害。

（三）矿渣粉在混凝土中的作用机理

矿渣粉在混凝土中的作用机理主要有“火山灰效应”、“胶凝效应”和“微集料效应”。

（1）火山灰效应

矿渣粉中的玻璃体形态的sio2、a12o3，在混凝土内部的碱性环境中，能与水泥水化产物ca(oh)2发生二次反应，在表面生产具有胶凝性能的水化硅酸钙、水化硅酸铝等胶凝物质。矿渣粉的二次反应减少了ca(oh)2晶体在界面过度区的富集，打乱了ca(oh)2晶体在界面过度区的取向性，同时又可以减低ca(oh)2晶体的尺寸，增强水泥石与骨料的黏结力。在混凝土中使用矿渣粉不仅可以提高混凝土的力学性能，也能对混凝土的某些方面的耐久性能起到改善作用。

（2）胶凝效应

矿渣粉中含有一定数量的低钙型水泥熟料矿物c2s、cs，这些矿物可以直接与水发生水化反应，生产水硬性水化产物，凝结硬化产生强度。这一反应过程时一次反应，不需要其他物质存在，这也是矿渣粉活性高于火山灰材料的原因。需要注意的是尽管矿渣粉具有活性方面的优越性，但其仍不及水泥熟料，因此采用矿渣粉部分取代水泥时，对混凝土性能仍然会产生一些影响，特别是对早期强度的影响，一定要引起重视。

（3）微集料效应

与粉煤灰相比，矿渣粉在颗粒组成和颗粒形态上没有明显优势，因此，通常不能表现出非常好的填充行为。经过机械粉磨的矿粉的颗粒粒径在10μm左右，在水泥水化过程中，未参与反应的微细矿渣粉颗粒均匀分散在孔隙和胶凝体中，起着填充毛细孔即孔裂缝的作用，改善孔结构，提高水泥石的密实度。此外，矿渣粉颗粒也起着微骨料的骨架作用使胶凝材料具有良好的颗粒级配，形成密实填充结构和细观层次的自紧密堆积体系，进一步优化胶凝结构，改善粗细骨料之间的界面黏结性能和混凝土微观结构，从而改善混凝土的综合性能。

（四）矿渣粉使用过程中应注意的问题及对策

矿渣粉可以提高混凝土后期强度，弥补因掺加粉煤灰早期强度过低的缺点，改善混凝土的耐久性，降低生产成本，在使用矿粉的过程中，为了更好的发挥矿渣粉在混凝土中的应用优势，减少问题、避免事故提出以下几点建议。

（1）控制比表面积，加强矿渣粉复检

矿渣粉的比表面积降低，会给混凝土带来一些问题，如黏聚性降低，出现不同程度的离析、泌水现象；凝结时间延长；活性降低，造成早期强度降低，甚至影响28d强度。在矿渣粉使用过程中应重视比表面积的检测，并严格复检矿渣粉活性。

（2）合理选用矿渣粉掺量

矿渣粉的掺量应根据混凝土强度等级、气温和气候特点、工程结构情况和施工养护方式的差异，合理确定其掺量。单掺矿粉时，以30%～40%为宜，大体积混凝土可以超过50%；复合使用时，夏季总取代水泥量不宜超过50%，冬季总取代水泥量不宜超过40%；在与粉煤灰复合使用时，随着混凝土强度等级的增加矿渣粉的掺量逐渐增加，粉煤灰掺量逐渐降低。

（3）根据气温，注意调整凝结时间

混凝土中掺加矿渣粉，可以延长混凝土凝结时间，因此，应注意调整混凝土的凝结时间，特别是日平均气温低于10℃时，应控制混凝土中矿渣粉的掺量。