V系列矿渣微粉及其应用探讨

刘艳 ,王文涛 ,李仕彬 ,周晟明

摘要：本文概述了金资公司高端产品V系列矿渣微粉的研究现状，介绍了V系列矿渣微粉的基本性能，并在此基础上探讨了V系列矿渣微粉在透水混凝土、C80高强高性能混凝土、C85灌浆料不同领域上的应用。

关键词：V系列矿渣微粉；性能；应用

0  引言

V系列矿渣微粉是金资公司自主研发的一种高活性新型超细粉体材料。V系列矿渣微粉是在先进的粉磨加工技术基础上，采用合理的筛选工艺，对优质矿渣原料或者初级矿渣粉产品进行深加工得到一种具有自主知识产权的高性能超细掺合料，其平均粒径小于5μm，比表面积控制在800～1000m2/kg。

V系列矿渣微粉具有优异的微集料填充效应，能够填充水泥石与骨料界面之间的微小孔隙形成更致密的堆积体系；将V系列矿渣微粉应用到混凝土中，不仅可以降低混凝土单方用水量，减少水泥以及胶凝材料用量，还可以提高混凝土的强度与耐久性； V系列矿渣微粉可替代硅灰，利用自身活性的次第水化反应，生成 C-S-H 凝胶，显著降低混凝土的孔隙率，改善孔结构，提高抗渗透性能，进而大幅度提高混凝土耐久性能，特别适合用作高性能、超高强高性能混凝土的新型高活性超细填充材料。

1  V系列矿渣微粉性能研究

1.1 V系列矿渣微粉基本性能

作为高性能混凝土的矿物掺合料之一，V系列矿渣微粉目前在市面上没有统一的标准，由于V系列矿渣微粉和普通矿渣粉原材料相同，生产条件相似，物理性质和化学性质也基本相似，V系列矿渣微粉和普通矿渣粉的性能见下表。

检测项目		结果
		V800	V1000	普通S95级矿渣粉*
密度/(g/cm3)          ≥		2.93	2.93	2.9
比表面积/(m2/kg）     ≥		847	1053	428
活性指数，%  ≥	3d	107	128	58
	7 d	124	142	81
	28 d	130	148	104
流动度比/%            ≥		90*	85*	104

从表中可以看出V系列矿渣微粉比表面积和活性指数两项指标远超出标准中S105 级的要求，其它各项性能指标均满足要求。于V系列矿渣微粉更细，导致标准稠度需水量增大，砂浆流动度降低；但是，实际工程应用中，V1000的掺量不会超过20%，因此，建议根据实际工程需要，在混凝土与砂浆配合比设计的初始，适当引入部分可提高流动性的组分，进行平衡，保证浆体流动性。

1.2  V系列矿渣微粉（V800及V1000）的颗粒粒径

V系列矿渣微粉的细度分布是生产控制及产品应用的一个重要指标， V800的颗粒大部分分布在10μm以下，D50μm介于3~5之间，V1000接近90%的颗粒粒径分布在7μm以下，D50接近3μm，是一种较V800更优级的超细粉体材料。

2.3 V系列矿渣微粉不同掺量对水泥力学性能的影响

采用钢华P.O42.5硅酸盐水泥为基准水泥，V系列矿渣微粉分别按质量百分数10%、20%、30%、50%四种不同掺量替代水泥，在不同龄期的强度比空白组纯水泥强度均增加，7天和28天强度持续上升，但掺量超过20%之后，早期强度3d有所下降；另外，V系列矿渣微粉的掺量达到40%以上不满足GB/T 17671中流动度的技术指标要求，且从经济性、流动性、强度方面看V系列矿渣微粉的掺量达到20%时的性能最佳。

2 V系列矿渣微粉在不同领域上的应用

2.1在透水混凝土中的应用

在透水混凝土的胶结材料中掺入适量V系列矿渣微粉V1000，利用矿渣超细粉的火山灰活性效应、微集料效应和颗粒形态效应，增强了胶结材料质量，改善骨料与胶结材料的界面结构，解决透水混凝土高透水性与高强度的矛盾，可配置出透水率远大于1.5mm/s，且抗压强度在30MPa，抗折强度在4.5MPa以上的高强高透水混凝土。除了和普通透水混凝土一样具有透水、透气、净化水体、吸声降噪等优良性能外，还能够根据特定工程要求，在满足匀质性、透水性的前提下，具有更高的抗压强度、抗折强度和耐久性。

在掺入V系列矿渣微粉的技术方案支持下，公司生产C20透水混凝土840余方，分别在临江港湾、绿水花园、青宜居等小区进行；技术支持武汉绿色建功混凝土有限公司生产C25透水混凝土5000余方，分别在沿港路、工业路、市政侧路等人行道改造。

2.2在C80高强高性能混凝土中的应用

在C80高强高性能混凝土配制过程中，掺入V系列矿渣微粉，可以有效改善混凝土的工作性能，抑制碱-集料反应，降低胶材水化放热和改善浆体的粘聚性。根据实际工程应用的经验，如果将V系列矿渣微粉的粒径控制在5μm以下，可以等量完全取代硅灰制备高强高性能混凝土，某些性能甚至超过硅灰。同时，有研究表明粒径10μm以下的矿粉微粒是其活性的主要贡献者，且含量越大，活性越高。[i]

对于高强高性能混凝土来说，其工作性的好坏对混凝土关系到整个施工进度，随着硅灰掺量的增加，混凝土的工作性能明显下降，并且硅灰在超过10%掺量以后，混凝土无法满足施工要求。但是V1000掺量的增加，对混凝土工作性无太大影响，尤其是在保塑性方面，没有带来负面效果，使用V1000的混凝土在初始和入模时期均具有良好的工作性能。

2.3 在C85灌浆料中的应用

采用高标号普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥作为胶凝材料，V系列矿渣微粉及聚羧酸减水剂提高流动度，同时，通过外加剂的复配，引入消泡剂，消除搅拌过程中产生的对强度有害的大而连续的气泡，保证灌浆料强度。另一方面，调整快硬硫铝酸盐水泥与高性能普通硅酸盐水泥耦合比例，利用快硬水泥具备早期强度发展快的优势，加快水泥水化反应速度，硫铝酸盐水泥中的无水硫铝酸钙快速与石膏反应生成钙矾石，出现快速凝结，大幅度提高了浆体的1天强度，从原来的30-40MPa，提高到了50-60MPa，远高于国标要求35MPa。

在矿物掺合料中使用V系列矿渣微粉，保证C85灌浆料流动性的同时，能显著提高早期强度，解决了目前市面上C85灌浆料强度与流动性不匹配的难题且将灌浆料后期强度提高到了100MPa以上，同时，得到的掺V系列矿渣微粉的C85灌浆料技术方案，配比原材料的成本相对较低，理论利润空间可观。

3 结语

V系列矿渣微粉拥有普通矿渣粉以及其他掺和料所不具备的众多功效，可针对不同的应用领域，确定V系列矿渣微粉的产品优化配比，形成V系列矿渣微粉在不同领域的推广及应用技术。虽然V系列矿渣微粉在近年来才得以迅速发展，但是将其应用在混凝土中能够大幅度提升混凝土的性能，有显著的社会效益和经济效益，总体而言，V系列矿渣微粉未来具有广阔的市场空间，值得大力推广。

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