超细矿粉掺合料产品性能研究.docx

超细矿粉掺合料产品性能研究选用S95矿粉和超细矿粉S115-5、S115-10、S115-15进行了性能比照分析。研究了两类矿粉的活性指数和流动度比，并通过激光粒度分析仪、扫描电子显微镜研究了两类矿粉的颗粒分布和颗粒形貌。结果表明：超细矿粉早期强度高于S95矿粉，流动度比低于S95矿粉；超细矿粉早期强度随D97粒径的减小而增大，后期强度则相反；超细矿粉呈现比外表积的依次增大，粒径分布依次偏向低粒径方向。关键词：S95矿粉；超细矿粉；活性指数；流动度比；颗粒分布；微观构造超细矿粉掺合料是指以矿渣微粉为主要原材料，通过一定程度的深加工和复配，构成的细度更细比外表积到达500m2/kg以上的新型掺合料，属于矿渣微粉的一种高端衍生品。其具有高细度、高活性的特点，是制备高性能绿色混凝土的理想材料1-2。超细矿粉掺合料具有较高的比外表积和火山灰活性，大量研究表明3-6，在混凝土中掺加一定数量的超细矿粉掺合料，可显著改善混凝土的一系列性能：改善新拌混凝土和易性；显著提高强度；提高抗碱集料反响能力；提高密实度和抗渗性；提高混凝土的抗化学侵蚀性、抗空蚀性、抗冲击性、耐久性等。本文通过对S95矿粉与超细矿粉掺合料的颗粒分布、颗粒形貌、活性指数及流动度比进行全面的测试、比对与分析，以期为进一步探索超细矿粉掺合料的应用提供一定的参考和指导。1原材料与试验方法1.1原材料1水泥：海豹P.O42.5水泥，R3=25.3MPa，R7=37.1MPa，R28=51.7MPa。2矿粉：上海宝田新型建材有限公司S95矿粉和超细矿粉，其中超细矿粉分别选用5m、10m、15m筛余97%的超细矿粉。3砂：厦门艾思欧标准砂。4水：实验室自来水。1.2试验方法1.2.1粒度分布采用激光粒度分析的方法，利用LS230库尔特激光粒度分析仪，使用酒精作为分散介质进行颗粒分布分析。1.2.2外观形貌分析利用JSM-6490LV扫描电子显微镜，考察其外观形貌。1.2.3性能试验根据GB/T18046（用于水泥和混凝土中的高炉粒化矿渣）进行活性指数和流动度比的测试。2结果与讨论2.1粒径分析采用LS230激光粒度分析仪测定了S95粒化高炉矿渣粉、三种超细矿粉掺合料S115-5、S115-10、S115-15粒度分布，其分析结果见表1、表2，粒径分布见图1图4。从图1图4中能够看出，S95矿粉对应的颗粒分布比拟分散，1m下面的颗粒较少。颗粒20m的颗粒占15.7%。颗粒主要分布在160m，占总量的85%以上，其中330m区间胶凝材料的主要活性组分的颗粒占69%。S115-15、S115-10粒径分布主要集中在15m下面，其中110m活性粉体水化最快下面的颗粒分别占60.1%，57.9%；1m下面的颗粒分别占26.2%，36.6%。S115-5粒径分布主要集中在10m下面，其中110m区间的颗粒占56.6%；1m下面的颗粒占40.6%。2.2外观形貌分析图5分别为S95、S115-15，S115-10，S115-5的扫描电镜分析图，考察其外观形貌。图5a是高炉矿渣整体形貌，可见颗粒大小较为均匀，颗粒呈多面体形状。图5b是高炉矿渣原粉的颗粒形貌，可见矿渣颗粒内含大量的熔融急冷造成的孔洞。这些孔洞正是矿渣的活化源，是矿渣用为混凝土掺合料发挥火山灰活性的活性来源。图5c图5e为不同粒径大小的超细矿渣粉颗粒形貌，可知，S115-15颗粒已经明显看出破碎，超细粉磨，使粉体颗粒之间相互撞击,磨细的颗粒形状不规则程度加大，出现板状或棒状颗粒，粘附在大的颗粒外表上。S115-10大颗粒明显减少，且颗粒大小表现出一定的均一程度。S115-5几乎不存在明显的大颗粒，小颗粒在大颗粒的粘附愈加明显，部分小颗粒还出现团圆现象。2.3性能试验根据GB/T180462008（用于水泥和混凝土的高炉粒化矿渣）进行超细矿粉掺合料活性指数试验和流动度比试验，并与S95作比拟，见表3。由表3可知：1超细矿粉掺合料早期3d强度较高，活性指数均95%，远远大于S95矿粉活性指数75%。超细矿粉掺合料28d活性均到达S115水平。2超细矿粉掺合料随着D97粒径的减小，早期强度增大，但后期强度的增长不及粒径较大的超细矿粉掺合料。如S115-5的超细矿渣粉3d活性到达131%，28d活性为118%，而S115-15的超细矿渣粉3d活性仅为95%，但其28d活性到达124%。3超细矿粉掺合料的流动度比均S95矿粉，且达不到GB/T180462008规定的流动度95%的要求。原因可能是超细矿粉掺合料粒径小，比外表积大，需求包覆其外表的用水量较大，导致超细矿粉掺合料颗粒间的层间水减少，流动度比趋小。1超细矿粉掺合料S115-15、S115-10、S115-5比外表积、粒径分布呈规律变化：比外表积依次增大，粒径分布依次偏向低粒径方向。2超细矿粉掺合料S115-15、S115-10、S115-5早期强度活性高：3d抗压强度可达95%以上，而一般的S95矿粉3d强度活性仅为70%左右。3超细矿粉掺合料S115-15、S115-10、S115-5流动度比均低于S95矿粉，不符合GB/T18046（用于水泥和混凝土的高炉粒化矿渣）的规定要求。4超细矿粉掺合料S115-15、S115-10、S115-5早期强度活性随粒径的减小而增大，但后期强度的增长，细粒径超细矿粉掺合料不及粗粒径超细矿粉掺合料。