隨著混凝土技術的快速發(fā)展，自上世紀80年代出現(xiàn)礦物摻合料以后，大宗應用的混凝土復合化傾向更加突出。今天，人們已經(jīng)認識到礦物摻合料技術的運用是現(xiàn)代高性能混凝土采用的主要技術。而摻合料及其摻合料技術的發(fā)展更使得混凝土作為這種生態(tài)復合材料越來越功能化，生態(tài)化、可持續(xù)發(fā)展化。近年來，承德市在縣鄉(xiāng)道路和通村公路建設中修建了大量的水泥混凝土路面，同時承德轄區(qū)范圍內有豐富的礦渣和粉煤灰資源，為此，在農(nóng)村公路的混凝土路面建設中，我們有針對性的使用了礦粉和粉煤灰作為摻合材料，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
礦渣粉是水淬粒化高爐礦渣經(jīng)粉磨后達到規(guī)定細度的一種粉體材料。是近年來新興的混凝土礦物摻合料。礦渣粉作為鋼鐵企業(yè)的副產(chǎn)品在承德有著得天獨厚的優(yōu)勢。2005年起，我們開始了礦粉的特點及應用研究。并在工程實際中進行了廣泛的應用。
1選擇符合標準的礦渣材料
隨著礦渣磨細技術的不斷發(fā)展，礦渣粉已經(jīng)實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，并且細度也很容易達到400m2/kg以上，為礦渣粉的大量應用打下了良好基礎。水泥混凝土路面使用的礦渣粉技術指標要符合(GB/T18046-2008)標準規(guī)定。礦渣粉要達到相當細度且符合相應活性指數(shù)方可作為混凝土摻合材料。實際應用的礦渣粉具體指標要符合表1的規(guī)定。
2嚴格控制礦粉質量
目前，承德境內幾家較大規(guī)模企業(yè)采用立磨工藝生產(chǎn)的礦粉細度能控制在400～500m2/kg的范圍內。由于企業(yè)重視產(chǎn)品質量，采用的生產(chǎn)工藝比較先進，礦渣粉的細度指標比較穩(wěn)定，這給水泥混凝土路面配制混凝土時帶來了很大方便。而小型企業(yè)采用球磨技術生產(chǎn)的礦粉的細度較難達到400m2/kg以上，即使通過延長磨細時間，勉強達到400m2/kg以上，也難以長期穩(wěn)定，指標起伏較大。一旦其細度大幅度降低，會給混凝土帶來諸多問題，如：粘聚性下降出現(xiàn)離析和泌水；凝結時間延長；早期強度降低，甚至28天強度也會不同程度降低等。所以在選用礦粉時，我們采用的都是較大規(guī)模企業(yè)采用立磨工藝生產(chǎn)的細度指數(shù)穩(wěn)定的礦粉。不允許使用小型企業(yè)采用球磨技術生產(chǎn)的細度在400m2/kg以下的礦粉，以保證路面混凝土的質量。施工過程中，加強對進場礦粉的質量檢驗。
3加強施工過程的質量控制
施工過程中，混凝土攪拌是一個關鍵環(huán)節(jié)，對添加礦渣粉的混凝土拌和時，將礦渣粉與水泥分別儲存在各自罐倉中，分別稱量，稱量誤差為±1%，拌和時間較普通混凝土的拌和延長10～30s。對施工溫度要進行控制，施工時，添加礦渣粉的混凝土施工氣溫不應低于10℃，覆蓋保濕養(yǎng)生時間不得少于21天，為使混凝土較少早期裂縫及干縮裂縫的發(fā)生，避免早期干燥和低溫寒潮襲擊。雖然硬化后的礦渣混凝土抗侵蝕性能優(yōu)于不摻礦渣粉混凝土抗侵蝕性能，但在硬化過程中遭受侵蝕也將加速破壞，因此硬化過程中，應避免流動水體或者油污的侵蝕。
3.1不可隨意提高摻配比例
2005年至2007年初期使用礦渣粉和粉煤灰復合摻配時，粉煤灰用量控制在10%以內，礦粉用量控制在20%以內。盡管在試配時，礦粉摻量在70%以內對混凝土強度影響不大，但過大的摻量在實際應用中確存在很多問題。其中兩個問題特別值得關注，一是混凝土凝結時間問題。摻量過高時，由于混凝土溫度很快與環(huán)境溫度相同，其混凝土的凝結時間會明顯加長，不利于施工。這時由于混凝土長期處于塑性狀態(tài)，會使混凝土發(fā)生較大沉降收縮，常常出現(xiàn)塌陷變形，致使路面平整度達不到標準要求。對于夏季高溫季節(jié)施工，混凝土的凝結時間則不然。由于氣溫高及水化熱的作用，凝結時間往往比試驗要短的多。因此采用大摻量礦粉或礦粉與粉煤灰復配可降低水化熱，延緩凝結時間，對高溫季節(jié)施工的混凝土是比較有利的。另一個是混凝土粘聚性問題。施工時為提高混凝土強度，得到高強的混凝土就要減小水灰比，這樣就使得混凝土的粘聚性不斷增加，這樣配制混凝土就存在著兩頭難的問題。即要設法增加其粘度，減少混凝土離析泌水的可能，又要設法降低其粘度來保證施工性能，增加混凝土的和易性。由于細度達到400m2/kg以上的礦粉可增加混凝土粘度，因此它有利于提高混凝土的和易性能，為同時提高混凝土的強度，采用礦粉和粉煤灰共同使用可以取得很好的效果。
2008年以后，經(jīng)過實踐積累和更多的實驗數(shù)據(jù)支撐，單獨采用礦渣粉的摻配比例控制在40%～50%范圍內，采用復合摻配時，對于一級粉煤灰控制在12%以內，二級粉煤灰控制在8%以內，礦粉控制在40%以內。
3.2實際應用中復合摻配情況
礦渣粉混凝土應用中，常與粉煤灰復合使用。這樣有以下優(yōu)點，第一，粉煤灰比礦粉更為廉價，單摻礦粉對混凝土成本不利。雖然單摻粉煤灰可以大幅度降低成本，但摻量受到較大限制；第二，充分利用二者的優(yōu)勢互補，改善水泥混凝土路面的使用性能。
由于采用的粉煤灰來源不同，粉煤灰質量等級存在差異，當選用承鋼二化粉煤灰時，由于粉煤灰為Ⅱ級粉煤灰，在與礦渣粉摻和使用時，粉煤灰的取代量置換率采用15%，礦渣粉置換率采用30%。雖然Ⅱ級粉煤灰相對廠區(qū)周邊一定距離道路混凝土路面來說具有很高的經(jīng)濟優(yōu)勢，但粉煤灰的質量穩(wěn)定性較差，質量控制難度大。因此施工過程中加大監(jiān)測頻率，嚴格控制用量，同時有意識的增加礦渣粉用量，降低Ⅱ級粉煤灰質量波動給混凝土帶來的不利影響。也就是說，質量差或質量穩(wěn)定性差的原材料不得不用時，應在充分試驗的基礎上，在條件允許的前提下盡可能少用。
在采用礦渣粉和粉煤灰復合摻配時，我們就近優(yōu)選了性能指標好的灤河電廠的一級粉煤灰與承鋼集團生產(chǎn)的礦渣粉進行摻配。粉煤灰的取代量置換率采用20%，礦渣粉置換率采用40%。它們之間的比例可以根據(jù)不同強度等級、不同技術要求進行調整。從強度方面說，粉煤灰等量取代水泥時，28天強度基本都比空白混凝土強度低，而礦粉在合適的摻量下會使混凝土的28天強度稍有提高，這樣二者有較好的強度互補效應。同時，二者復合使用兼顧混凝土早期強度與后期強度，早期發(fā)揮礦粉的火山灰效應，改善漿體和集料的界面結構，彌補由于粉煤灰的火山灰效應滯后于水泥熟料水化，從而使得火山灰反應生成物和水泥水化生成的凝膠數(shù)量不足導致與未反應的粉煤灰之間界面粘結不牢引起的早期強度損失；后期發(fā)揮Ⅰ級粉煤灰的火山灰效應所帶來的孔徑細化作用以及未反應的粉煤灰顆粒的內核作用，使混凝土后期強度持續(xù)得到提高。從混凝土粘聚性方面說，礦粉有增加混凝土粘聚性和泌水的趨勢，Ⅰ級粉煤灰卻能明顯降低混凝土的粘聚性和減少混凝土泌水的趨勢，二者的互補優(yōu)勢更為明顯，適合于配制不同使用條件下的各種路面混凝土。因此，當經(jīng)濟條件允許的情況下，實際應用中，盡可能采用礦粉和Ⅰ級粉煤灰復配配制混凝土，以充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢互補效應，配制性能更為優(yōu)異同時成本更為經(jīng)濟的混凝土。
4加強對建成路面的養(yǎng)護
礦渣粉或礦粉和粉煤灰復摻后的混凝土路面對養(yǎng)護條件要求更為苛刻。因此路面鋪筑以后的養(yǎng)護要高度重視，確保混凝土的養(yǎng)護條件滿足質量需要。
農(nóng)村公路的混凝土路面施工，由于受資金、設備、技術、養(yǎng)護手段和人員素質等方面因素的影響，混凝土路面的初期養(yǎng)護往往重視不夠。特別是偏遠地區(qū)，由于不便養(yǎng)護，一些單位常常是涂刷養(yǎng)護劑或者只是施工完成后一次性覆蓋薄膜了事，而養(yǎng)護劑的效果很難在初期發(fā)揮效用，塑料薄膜容易破損，使混凝土的養(yǎng)護出現(xiàn)不少問題。在礦渣粉或礦渣粉和粉煤灰復合摻加的情況下，更需要加強養(yǎng)護，只有充分養(yǎng)護才能發(fā)揮摻合料的作用。在施工中要采用有效、適用的養(yǎng)護方法，如覆蓋薄膜后，上面加蓋草簾或者雜草，定期灑水濕潤，其實方法很簡單，實際效果確實很好，即保濕又防曬保溫，避免由于采用的養(yǎng)護方式不當造成結構強度降低或者裂縫出現(xiàn)。對路面邊緣部分要定期由專人負責用噴霧器濕潤，這樣既能長期保持混凝土表面的濕度，又節(jié)約用水，還減少了因養(yǎng)護用水四處流淌影響施工。
5結語
綜上所述，采用礦渣粉作為摻合料用于混凝土路面施工，使大量細度在400m2/kg的礦粉得到廣泛應用。礦粉的大量應用，改變以往僅以粉煤灰為主要摻合料的局面。礦粉的使用給配制混凝土帶來了很大的方便，隨著礦粉研究和應用的不斷深入，混凝土質量會逐步改善。同時，礦粉的應用，可以克服僅摻粉煤灰時取代水泥量有限的弱點，可以進一步降低水泥用量，不僅可以改善混凝土耐久性，同時降低混凝土成本，節(jié)約能源，改善環(huán)境。