含矿渣粉的三元胶凝体系在混凝土中的应用

三元混凝土混合料中包括三种不同的胶凝材料组分。本文中介绍了硅酸盐水泥、矿渣粉以及第三种胶凝材料的组合。其中，第三种胶凝材料组分通常是粉煤灰，但硅灰也并不少见。而且，满足ASTM C595规范的混合水泥与第三种胶凝材料一同组合使用时也常被认为是三元混合料。其他与硅酸盐水泥及矿渣粉组合使用的材料，如偏高领土或稻壳灰，目前还没有在工程中被普遍使用，因此不在本次讨论范围之中。

矿渣粉用于配制三元混凝土混合料已有数十年历史。例如，帝国大厦就是由矿渣粉、硅酸盐水泥和石灰三元混合料制造的砌块建造而成的。另外，由矿渣粉、硅酸盐水泥和粉煤灰配制而成的三元混合料具有稳定土壤和危险废弃物的作用。

二、三元混合料有何优点？

高强度

低渗透性

耐腐蚀性能

抗硫酸盐侵蚀

抗碱骨料反应

消除热应力裂缝

图1 2002年开放的休斯顿Reliant Stadium体育场(NFL)采用了硅酸盐水泥-矿渣粉-粉煤灰三元混合料，在支撑可伸缩屋顶的四个混凝土巨型“超级柱”中实现了高强度和低放热量。

在1989年多伦多Scotia广场的建设中，混凝土抗压强度超过了10000psi。而在最近建设的Reliant Stadium体育场中，混凝土抗压强度则超过了13000psi。

胶凝材料组成  Scotia Plaza    Reliant Stadium

    Lb / cu yd  掺量/%    Lb / cu yd  掺量/%

硅酸盐水泥   530 65% 450 50%

矿渣粉 228 28% 270 30%

硅灰  60  7%  0   0%

粉煤灰 0   0%  180 20%

三、三元混合料可以用在哪里？

三元混合料可以并且已经被用于几乎所有的混凝土工程中。

普通建筑（住宅、商业、工业）

铺设道路

高性能混凝土

预制混凝土

砌体及砌块

大体积混凝土

喷射混凝土

四、三元混合料能用于暴露在冻融环境中的外部混凝土吗?

三元混合料已经被用于暴露于冻融和除冰化学品环境的混凝土工程之中。适当的含气量、合适的养护工艺以及规范化的混凝土施工能最大限度的提高任何混凝土的抵抗冻融及除冰化学品的能力。在工程实践中，已经采用过多种配比的混凝土混合料并取得了很好的实际效果。某些路面铺装工程已经在恶劣环境下服役了超过5年，但并未观察到混凝土有明显的耐久性损失。

图2 1998年，Minneapolis机场的路面工程中，采用了掺有35%矿渣粉的高炉矿渣硅酸盐水泥及10%C级粉煤灰的技术方案，所用的混凝土性能十分优异。

五、应该选择什么比例的混合料?

和其他混凝土一样，三元混合料混凝土的最佳配比取决于混凝土的最终用途、施工要求以及季节因素。同样，寒冷的天气会影响混凝土早期强度的提高，因而可能需要适当调整混合料配比以保证混凝土施工现场工作性能。

在低水胶比（W/CM）的混凝土工程中，例如混凝土路面铺设，掺有15%粉煤灰和30%矿渣粉混合料的应用已有成功案例。克利夫兰的Key Tower于1990年完工，它在建设过程中使用了65%硅酸盐水泥、27%矿渣粉及7%硅灰的技术方案，成功使得混凝土的强度超过了14000psi。

图3 克利夫兰的Key Tower所用的结构混凝土使用了硅酸盐水泥-矿渣粉-硅灰的三元混合料，其强度超过13000psi。

声明：和所有混凝土一样，应进行多批次的试验以验证混凝土的性能。试验结果可能因环境温度、混合物组分等因素的不同而有所不同。建议您咨询矿渣粉专业人士以获得相关帮助。本文包含的任何内容都不应该被认为或解释为明示或暗示的保证，包括任何适用于某一特定用途的保证。

本文的英文原文出自美国矿渣粉协会（Slag Cement Association，SCA）官方网站，经美国矿渣粉协会授权和同意，由武汉华神智能科技有限公司（公众号“华神智能”）翻译、整理和发布。如需引用，请务必注明出处。