摻合料復合的優勢及可能存在的問題

劉臻一

（桐鄉市鐘大建材有限公司，浙江　嘉興　314500）

摻合料復合的優勢及可能存在的問題

劉臻一

（桐鄉市鐘大建材有限公司，浙江嘉興314500）

0前言

混凝土所用摻合料，大都是作為消納其他一些行業的工業廢料，變廢為寶地應用到混凝土中，為我國環境保護及資源綠色化做出較大的貢獻。為了保證混凝土的質量，我國先后制定了大量的摻合料規范（例如粉煤灰、?；郀t礦渣、石灰石粉等）來指導相應種類的摻合料應用到混凝土中。這些規范就會把本類別中的摻合料作以等級區分，分為可以直接使用的及限制直接使用的產品。那些質量性能優良的摻合料直接應用到混凝土中，當然無可厚非。但在一些地區，因某些客觀原因，生產出的某類摻合料產品達不到標準所要求的技術性能，理論上并不能直接應用到混凝土生產中，這樣就形成了當地混凝土企業出于成本因素，不得不偷偷地使用這些質量“不合格”的摻合料，并為此做出一些相應的假資料來規避監管部門的檢查。但又令人意外的是，這些質量達不到標準要求的所謂“不合格”品，生產出的混凝土質量確是沒問題的，令很多混凝土企業在使用時處于尷尬的境地。

隨著外加劑技術的發展，混凝土技術也出現了很大的改變。原來所用的摻合料，都是圍繞著摻合料在水泥中的二次水化生成 C-S-H 凝膠，具有一定的活性指數來衡量產品的性能的。經過工程人員的大量實踐驗證，推出了 GB/T30190－2013《石灰石粉混凝土》的標準，非活性摻合料也可以作為膠材應用到混凝土中，打破了傳統的思維模式，也表明混凝土應用技術進入一個新的時代。

既然不具有活性的石灰石粉都可以作為摻合料都可以應用到混凝土中，那些所謂“不合格”的傳統活性摻合料，或者說相對合格品來說活性指數低一些的產品，經過一定的復合技術改造措施，是可以完全做到合格甚至優良的產品應用到混凝土中的。標準 JG/T486－2015《混凝土復合摻合料》的出臺，就應是考慮到某種摻合料質量達不到本規范要求，經過與一些優質的摻合料進行復合，達到取長補短的效果，使復合品以一種合理的技術方式應用到混凝土中去，既能資源化那些單一產品因不合格不可以使用的窘境，也同時保證了復合摻合料產品的質量。

1摻合料規范制定的目的

單一摻合料規范制定時，都是根據本產品的特性來制定的，所以每一種摻合料規范，都是對本產品的主要特征的表述。技術參數的設定值是經過工程人員的大量試驗驗證，可以應用到混凝土中，對混凝土有一定的性能改善的同時又不會對混凝土其它性能造成危害，還有產品實際生產工藝比較簡單，經過簡單的設備處理就可以達到技術要求，具有再加工成本低、覆蓋面廣大、有利于工業廢料的資源化等特點。

因各種摻合料的特征各不相同，在混凝土中的應用方法也不盡相同，所以標準在制定檢測方法時，也就會存在一定的差異。例如粉煤灰在檢測活性指數時，用30% 的摻入比例，28d 活性達到70% 就算合格；而礦渣粉檢測活性指數時，用50% 的摻入比例，S95則要求7d 活性指數達到75%，28d 活性指數達到95%。這說明礦渣粉可以替代水泥的量更大，而活性指數性能也比粉煤灰高很多，表明了兩種摻合料性能的不同之處。之所以存在這樣的不同，是因為粉煤灰本身的活性不但比礦渣粉低，且參與水化反應的開始時間也遠長于礦渣粉，在28d 礦渣粉已經能較大程度的展現了自身活性時，這時的粉煤灰才剛剛參與水化，活性性能才剛剛開始。因為在實際使用中，為便于檢測操作，設定的檢測周期不可能太長，所以才存在著這樣的差異。

從上例可以看出，單一摻合料的技術參數是對本產品質量的約束，表述的是不合格品作為本產品摻合料使用時，可能會存在一定的質量問題。若換一種方式，比如產品質量達不到 S95活性的礦渣粉，當作粉煤灰來檢測及使用時，其活性性能也遠遠超過優質粉煤灰，在混凝土中的性能也比粉煤灰要好很多。所以說檢測方式的不同，也決定了某種摻合料在混凝土中的使用方法的不同，對本產品性能不合格的，換種角度及使用方式，還是可以應用混凝土中去的，且并不會對混凝土的性能造成危害。這也應是 JG/T486－2015《混凝土復合摻合料》規范出臺應用的技術條件及社會背景。

2摻合料復合的優勢

2.1摻合料復合的社會優勢

摻合料復合具有較大的社會優勢。通過摻合料的復合技術，對普通混凝土來說，可以通過摻合料企業的自身控制做出一些性能更為穩定的摻合料產品來應用到生產中；對高性能混凝土來說，可以做出性能更為優異及獨特的產品來滿足混凝土特殊性能的需要；對摻合料復合企業來說，通過企業的技術研發和創新，可以采用更多不同的原材料來滿足產品性能，做到性能穩定且成本低廉；對一些技術薄弱的混凝土企業來說，使用復合摻合料，可有效地減少企業自身技術力量不足而經常應對原材料變化所做的調整；對社會來說，通過摻合料復合技術，可以消納更多其他行業的工業廢料，做到產業綠色化、工業廢棄物資源化，在創造經濟效益的同時，為環境保護作出貢獻，產生一定的社會效益。

2.2摻合料復合的技術優勢

就是因為各個摻合料產品自身性能的不同，所以通過復合可以做到優勢互補，再通過使用一些特殊的功能型材料，可以做出很多傳統摻合料所不具有的性能，來使用到一些有特殊需求的工程上去，所以說摻合料復合具有較大的技術創新空間。

復合摻合料其實已經在一些工程上普遍的使用著，最為典型的就是在高鐵軌道板上或雙塊式軌枕混凝土上，必須要使用一種高性能摻合料。根據鐵建設（2009）152號文的要求，此種摻合料要在配合比設計用量的前提下，在混凝土中要具有高活性指數、良好的耐久性、良好的工作性、早強且不能影響混凝土后期強度增長等性能。其具體技術控制指標見表1。

表1　軌道板和雙塊式軌枕混凝土用復合摻合料的技術要求　%

高鐵上所用的高性能復合摻合料只是通過摻合料復合技術，使摻合料性能得到提升的一個例子，以滿足高鐵軌道板生產工藝及混凝土高性能的要求。在其他種類的混凝土中，也可以通過摻合料復合技術，改善混凝土的其他性能。比如復合進去一些纖維，來提高混凝土的抗裂性能；復合進去一些乳膠粉，來改善混凝土的力學特征及耐候性；復合進去一些纖維素醚來改善自密實混凝土的保水性能等。所以說，通過摻合料復合技術，結合一些其它的特殊功能性材料，能改變傳統摻合料僅以追求混凝土強度的單一目標，成為以后功能化混凝土的重要助推力。

在僅以追求活性性能的傳統摻合料上，通過摻合料復合技術，也存在較大的技術優勢。最為典型的是用達不到混凝土直接使用技術要求、低于 S95性能的礦渣粉與低于 Ⅱ 級性能的粉煤灰，通過復合技術，可以做到能相當于Ⅰ級粉煤灰性能的復合摻合料。這既能避免單一摻合料不合格使用的尷尬，也不會影響到混凝土的性能。

還有使用復合摻合料，可以做到摻合料產品性能的穩定。例如在使用經簡單粉磨的單一粉煤灰或礦渣粉摻合料時，摻合料的產品性能是由熱電廠或煉鋼廠所使用的原材料來決定的，粉煤灰和礦渣粉是這個產業的廢棄余料，并不會引起熱電廠和煉鋼廠的重視，所以混凝土使用企業不得不面對原材料的不穩定現象。若這些材料進入到一個以生產復合摻合料的企業，企業根據原材料的性能狀況，通過一定的比例調整，就可以做到出廠產品的穩定性，有利于混凝土企業的使用。

2.3摻合料復合的經濟優勢

摻合料復合還具有較大的經濟優勢。為特殊需要所配制的特殊摻合料，因具有一定的功能性，所以市場價格往往比較高，利潤比較可觀。例如上文所提的高鐵軌道板混凝土所用的高性能摻合料，售價大都在2000元/噸以上，遠遠超過一般的普通摻合料的價格。作為僅以追求活性指標為目的的普通摻合料，也具有較高的經濟價值。還以粉煤灰和礦渣粉復合為例，當熱電廠和煉鋼廠所生產的粉煤灰和礦渣粉達不到能直接使用到混凝土中所要求的 Ⅱ 級粉煤灰以上及 S95以上性能時，會被混凝土企業拒絕，而熱電廠和煉鋼廠是為了保持正常生產，一定要處理掉這些工業廢料，并不會在意這些廢料的價格因素，只要有企業愿意接受，往往會以一個較低價格處理掉，避免影響企業主營業務的正常運轉。而這些所謂的“不合格”品，經過摻合料復合企業的適當加工與調配，往往可以達到相當于Ⅱ級甚至Ⅰ級粉煤灰的性能，完全可以作為一個性能優良的產品應用到混凝土。在這個復合的過程，就自然會為企業帶來較大的經濟效益。

3新標準的創新及可能存在的問題

3.1新標準與傳統單一摻合料標準相比的創新點

新標準 JG/T486－2015《混凝土復合摻合料》的技術指標像其它類型的摻合料規范一樣，對產品類型進行了分類。因是一個復合型的產品，可以做出一些功能型的性能，所以產品類型分為普通型、早強型、易流型三種類型，這是不同于其它單一摻合料的第一個創新之處。再一個不同之處是復合摻合料的性能是人為可以控制的，所以本產品在制定技術指標時，所有的類型都是可以直接應用到混凝土中去的，不存在混凝土中不可使用的產品，這一點也不同于傳統的單一摻合料技術指標的定義。另一個最能代表本標準不同于其它單一摻合料標準的創新之處是，引入了“膠砂抗壓強度增長比”這個指標。此指標的引入應是為了控制復合摻合料的后期（90d）強度的增長性能，保證摻合料的后期強度還是具有一定的增長比，以規避一些企業投機取巧，利用規范的不完善，做出一些早期強度增長好，但不具有后期強度增長性的產品。

3.2新標準可能存在的問題

根據不同摻合料在實際工程上的應用，新標準忽視了摻合料與外加劑的適應性，在應用中可能會產生一些問題?，F代混凝土的使用是離不開外加劑的。傳統檢測中，工程人員僅注重水泥與外加劑的適應性，而忽視了其它材料對外加劑的影響。但大量的工程實例證明，幾乎所有的原材料都可能成為影響混凝土工作性的主要因素，各種材料中不明組份（例如各種成份不同的泥粉）對外加劑的吸附，是一個極其復雜且難解決的問題。大量的工程實例所證明的許多種類的石粉對混凝土性能的影響，造成混凝土的流動性及坍落度損失的問題，還有后期強度增長的問題，都形成對混凝土性能不利的一面?，F在從國家的層面上，已經認可了石灰石粉在混凝土中的應用技術，但石灰石粉僅是眾多石粉中一部分，那更大部分非石灰石質的石粉及純度達不到規范要求的混合材質石粉呢？是不是會成為一些誠信較低、社會責任感較弱的企業，在產品復合時獲利的一種方式？

雖然復合摻合料標準中具有流動度比這一項技術指標，但此項檢測指標不能準確地反映摻合料中的組份對外加劑的影響。各種不同質地的泥與粉對水的吸附性相差不是太多，但對外加劑的吸附量比則差異巨大，這也是石灰石粉這種鈣質材料經過大量的試驗，驗證能與外加劑很好的適應而得到認可，而更多類型的硅質石粉及硅鈣質混合石粉在適應性上還存在著較大問題，還不被認可的原因。

所以，復合摻合料與外加劑的適應性是混凝土應用過程中所不能逾越的一道坎，定會引起工程人員的重視。又因各種各樣的外加劑類型也比較多，所以也很難選取一個最具有代表性的產品能代表大多數外加劑產品與復合摻合料的適應性。但可以退而求其次，借鑒機制砂及石灰石粉中的檢測材料吸附性能的方法，利用亞甲藍值（MB 值）的方式，控制復合摻合料對化學物質的吸附性能，來控制復合摻合料對外加劑的吸附影響，以達到改善與外加劑適應性的目的。

4結語

隨著工業生產的綠色化進程，及對環境保護的重視，混凝土技術及外加劑技術的發展，越來越多不同種類的工業廢料可以作為摻合料在混凝土中應用這是不可避免的發展趨勢。在這么許多種類的摻合料品種中，能直接單一地應用到混凝土中當然最好，但更多的是一些單獨使用時量不是太大或性能并不是很理想，但經過一定的復合改造技術，可以依一定比例或一定的方式的應用到混凝土中去，這就促進了摻合料復合化技術的發展。

通過摻合料復合技術的發展，通過復合企業的技術創新及生產控制，不但可以復合出具有優異性能的功能型摻合料，更重要的是復合出質量穩定的普通摻合料應用到使用量最大的普通混凝土中去。因摻合料復合具有社會、技術、經濟等多種優勢，以后必會有較大的發展。但也不可忽視這個新興技術，在實踐中可能會存在著一定的不足。當然，隨著應用的深入、經驗的積累及規范的完善，許多問題定會得到妥善的解決。

［通訊地址］浙江省嘉興桐鄉市繞城北路 桐鄉市鐘大建材有限公司（314500）

吳慶嘉（昆山宏基混凝土有限公司，高級工程師）

商品混凝土攪拌站使用最多的摻合料就是粉煤灰與礦粉合摻。礦粉來自鋼廠高爐熔渣與鐵水分離經水渣沖制箱噴出的高速水流熔渣水淬冷卻，形成顆粒狀水渣后加工粉磨制得。其化學成份主要為 CaO、SiO2、Al2O3等，與水泥成份相對接近。粉煤灰是燃煤火力發電廠煙道排出收集的固體粉粒。粉煤灰顆粒粗細與燃燒狀況及收塵設置有關，而它的化學成份受煤質的變化波動范圍較大。通常攪拌站使用的粉煤灰含 SiO2、Al2O3占60% 以上，這也是粉煤灰活性的主要來源。礦粉與粉煤灰合摻從某種程度上講，使混凝土技術得以進步，解決克服了不少混凝土生產使用中的不利因素。

（1）降低混凝土中水泥用量：使用礦粉與粉煤灰合摻的混凝土以 C30強度等級為例，降低水泥用量100kg/m3左右。這能在很大程度上降低了水泥在混凝土中水化產生的熱量，使混凝土溫升得到控制，由混凝土中水泥水化溫升產生的裂縫大為減少，在澆筑大體積混凝土時可大膽使用雙摻技術，適當增加摻量來降低水化熱的峰值，并能得到良好的使用效果。

（2）能改善混凝土的工作性能：混凝土拌合物工作性又稱和易性，表示混凝土拌合物能便于操作的相關性能參數。礦粉與粉煤灰的比重都小于水泥，礦粉的比表面積大于水泥，并具良好的粘聚性，使混凝土不易產生離析現象。而粉煤灰的比重只有水泥的2/3左右，這使混凝土攪拌過程中漿體量有所增加，骨料包裹性增強，混凝土的和易性得到有效提高。

（3）水泥石結構得到增強 :由于礦粉與粉煤灰顆粒形態不同，一般礦粉更細于水泥顆粒，它們都是水泥水化產生Ca(OH)2與之二次反應生成硅酸鈣、鋁酸鈣等產物。不僅能降低混凝土水溶液中的 pH 值，生成鈣-堿-硅膠，利于抑制堿（R2O）骨料反應，并使混凝土內部孔結構與分布得到改善，也對抵抗硫酸鹽侵蝕有作用。

（4）降低生產成本：粉煤灰與礦粉都為工業副產品，利用這些工業副產品解決了它們本身的出路，而在混凝土生產中得到改善品質與降低生產成本的作用，在當前競爭激烈的市場中已很難離開這些摻合料，畢竟對降低生產成本有利。如何運用好摻合料發揮更大的作用，無疑是混凝土公司想努力實踐的課題。

（5）綠色環保生產的需求：我們知道水泥生產消耗大量的能源，并排放出一定量的粉塵與二氧化碳，生產1噸水泥熟料，大概需要排放出1噸二氧化碳。這對環境造成的影響是相當大的，減少水泥用量，就是減少對大氣的環境污染，也是混凝土生產竭力追求的方向。

更正聲明

我刊《商品混凝土》2016年1月刊特別策劃欄目 P1作者張波的單位名稱由“南通市建筑工程質量檢測中心”更改為“淄博莊園混凝土有限公司”，對于工作上的失誤表示歉意，特此聲明！

高國成（威海冠宏商品混凝土有限公司，總工程師）

在“綠色生產，節能減排”國家政策的提倡下，礦物摻合料在混凝土應用中起到不可磨滅的作用，在實際商品混凝土生產中，由于市場競爭的日益激烈和技術的不斷進步，礦物摻合料已經是混凝土配合比設計中必不可少的組分，它的應用已經實現了常態化。實踐證明，摻合料的應用已經是非常成熟了的技術。在2011年國家頒布了《普通混凝土配合比設計規程》就已經肯定了復合摻合料的設計思路和使用前景，也為行業技術人員提供了理論基礎，但據筆者實踐證明，該新的配合比設計規程還存在不足之處，沒有明確復摻摻合料的相應一些檢測標準和項目。而《混凝土用復合摻合料》，編號為 JG/T486－2015應運而生。

1對《普通混凝土配合比設計規程》中復合摻合料的基礎檢測的說明

《普通混凝土配合比設計規程》中說明了復摻摻合料的比例和影響系數，作為技術人員，如果更精確確定摻量和合理的影響系數，就要通過一些基礎性檢測，根據當地使用的摻合料的性質進行驗證是非常迷惑的，沒有相應的依據，只好按照單摻摻合料的標準進行試驗檢測項目進行，而進行的項目也很簡單，只是對相應膠砂強度進行驗證，只是片面地進行復摻摻合料的檢測。而《混凝土用復合摻合料》規定了基本術語定義、分類標記、檢驗項目方法等。

2對市場的引導作用

JG/T486－2015《混凝土用復合摻合料》的頒布，一是避免了市場摻合料供方所謂的“摻假”現象，比如礦渣粉粉磨站在粉磨過程中摻加石灰石粉，沸石粉等，送到攪拌站檢測，有些攪拌站檢測到了該礦渣中含有石灰石粉，沸石粉等成分，認為是以次充好，拒收。二是為摻合料粉磨站提供了依據，可以復合摻合料進行粉磨，生產形成復摻摻合料市場的供應鏈。這樣為攪拌站提供檢測依據和復摻兩種以及兩種以上的摻量料提供檢驗依據。

3對《混凝土用復合摻合料》規范中的技術要求的理解

規范中復合摻合料分為三種：普通型、早強型和改善流動型，普通型又分為 I 級，II 級和 III 級，檢測項目包含細度、流動度比、活性指數，90d 與28d 膠砂抗壓強度比。對于普通型和改善流動型流動度和活性指數都是按照復摻摻合料30% 進行膠砂對比試驗進行試驗的，而早強型是按照復摻10% 復合摻合料進行試驗的。根據摻合料在混凝土中的性質，普通型是改善混凝土的耐久性和強度發展而制定的，而改善流動型是改善混凝土和易性而制定的，對于早強型是對于有早強要求的混凝土而制定的，比如低溫或者冬期施工等。

4結語

《混凝土用復合摻合料》頒布對綠色高性能混凝土起到積極促進作用，同時也去除我們一線技術人員墨守成規的舊理念。新思想，不斷總結經驗，接受新材料的利用和研發。

劉臻一（1982－），男，總工程師、工程師，主要從事混凝土和外加劑方面的應用。