引言
随着中国城市化的发展，预拌混凝土的广泛使用，高炉矿渣粉、粉煤灰被大量应用在混凝土中充当掺合料。一方面解决了固废的环境污染，一方面在保证混凝土质量的前提下减低混凝土的材料成本，实现了双赢的局面。但是，由于不同胶凝材料体系下，胶凝材料的水化进程有很大的区别，而目前很多商混站对矿渣粉、粉煤灰双掺体系多数按照经验来使用,给混凝土质量带来不确定性。本文主要介绍在实际配合比设计过程中，通过不同水胶比，不同矿渣粉掺量的试配，寻找在某个水胶比区间内矿渣粉的最佳掺量，科学的使用矿渣粉。
1试验部分
1.1原材料
水泥：华润水泥（惠州）有限公司P·O42.5R，28d强度为52.6MPa。矿渣粉：博罗罗浮山S95级高炉矿渣粉，28d活性指数97%。粉煤灰：河源电厂II级粉煤灰，28d活性指数71%。砂：东江河砂，细度模数2.6，含泥量1.5%。石子：惠州布松坳石场5～25mm连续级配碎石，含泥量0.3%。外加剂：惠州红墙CSP-9聚羧酸高性能减水剂。
1.2试验配合比设计
配合比设计中，采用双掺体系，其中粉煤灰掺量固定为总胶凝材料的20%，考虑到S95级矿渣粉可等量替代水泥，因此矿渣粉采用内掺法，掺量为20%、30%、40%、50%。同时配合比的水胶比为0.6、0.50、0.40、0.30。配合比的坍落度按照～mm进行设计，砂率满足工地泵送要求为前提，具体参数设计见表1。
1.3试验方法
按照GB/T—《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》对混凝土的工作性能进行检测。根据GB/T—《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定进行强度检测，龄期强度3、7、14、28、56d。将浇筑成型的混凝土试块于（20±5）℃的环境中静置24h，取出试块后立即将试块放入温度（20±2）℃、相对湿度95%以上的环境中进行养护，试块彼此间距为10～20mm，保持试块表面潮湿。混凝土的出机工作性能需满足要求，但在本试验中不过多考究，只要是满足泵送要求即可。为了减少人为误差，试验过程采用无序试验，随机抽取任意一组配合比开展试配。
2试验结果及分析
2.1混凝土性能参数
按照相关标准进行试验后，相关性能数据见表2。
通过试验获得了在同一水胶比，不同矿渣粉掺量下的28d强度。从数据可以看出，在一个区间内的水胶比，矿渣粉掺量与28d强度有一定的趋势，通过分析这些趋势，能从中获得在不同水胶比区间内最佳的矿渣粉掺量。从0.6水胶比的四组混凝土28d抗压强度观察可知，强度随着矿渣粉的掺量提高而不断减小；从0.5水胶比的四组混凝土28d抗压强度可知，矿渣粉掺量为30%时，28d强度最高；从0.4水胶比的四组混凝土28d抗压强度可知，矿渣粉掺量为30%时，28d强度最高；从0.4水胶比的四组混凝土28d抗压强度可知，矿渣粉掺量为30%时，28d强度最高。
2.2试验数据分析
试配过程对每盘混凝土工作性能进行了试验，从试验数据观察，矿渣粉的掺量对混凝土的工作性能有影响，即随着矿渣粉掺量的提高，混凝土的坍落度不断增大，和易性得到改善。0.4水胶比以下的混凝土，随着矿渣粉掺量的提高，混凝土的粘性不断增强，总体混凝土工作性能均满足设计要求。同时因为矿渣粉本身不具备水化性能，只有在混凝土碱环境下才能发挥其胶凝特性。其加入有利于降低放热峰，延长水化热释放时间的功能，因此在混凝土中有降低水化热，减少裂缝的作用。本文着重分析在固定水胶比下，随着矿渣粉掺量的变化，混凝土28d强度的变化趋势，以寻找最佳的矿渣粉掺量，用于生产参考。
2.2.1强度趋势图
水胶比一定，不同矿渣粉掺量下各龄期的强度趋势如图1～图4所示。
从图1～图4可知，无论是高水胶比或是低水胶比，混凝土3d、7d强度均随着矿渣粉掺量的增加而逐渐降低，这验证了矿渣粉会降低混凝土早期强度的结论。
从图2～图4可知，水胶比在0.3～0.5范围内，随着矿渣粉掺量的增加，混凝土28d强度呈现先提高后下降的趋势，也就是说有一个最佳的矿渣粉掺量，对混凝土的强度贡献最大。
由图1可知，水胶比为0.6时，随着矿渣粉掺量的增加，混凝土28d强度明显下降。也就是在高水胶比中，矿渣粉对混凝土的28d强度是有负影响的。因此在高水胶比混凝土中，不建议过多使用矿渣粉。
由图4可知，水胶比为0.3混凝土中，混凝土的强度发展速率快，混凝土强度在14d内几乎发展完毕，但随着矿渣粉的掺入，混凝土的强度会得以延续，对水化热、开裂等问题同时得到缓解。因此，在低水胶比的混凝土中，矿渣粉的使用是有必要性的。
2.2.2寻找最佳矿渣粉掺量
在同一水胶比下，不同矿渣粉掺量时，对比相同龄期混凝土强度，如图5～图9所示。
从图5～图9可知，水胶比为0.6的混凝土，其3、7、28、56d的混凝土强度，20%的矿渣粉掺量强度最高，因此水胶比高于0.6的混凝土中，矿渣粉掺量不建议高于水泥用量的20%，这样才能保证混凝土的强度达到最理想的状态。
由图7可知，混凝土的14d龄期强度表现比较无序，水胶比为0.6、0.5、0.4的混凝土，其30%、40%矿渣粉的用量比20%矿渣粉掺量的混凝土强度要高。水胶比为0.3的混凝土依然是20%矿渣粉掺量时的强度最高。
由图8可知，矿渣粉掺量为30%时，水胶比为0.5～0.3的混凝土28d强度最高，由试验结果判断，在0.5水胶比以下的混凝土，其最佳的矿渣粉掺量为30%。
由图9可知，除了水胶比为0.6的混凝土外，矿渣粉掺量对混凝土56d后期强度发展有不同程度的帮助，尤其是水胶比为0.3的混凝土中作用更明显。建议在水胶比大于0.3的混凝土中采用矿渣粉，并且使用量低于20%。
结论
（1）矿渣粉的掺入会降低混凝土3d、7d早期强度，直至混凝土28d以后，20%、30%、40%、50%矿渣粉掺量的混凝土强度基本持平。
（2）低水胶比混凝土强度几乎在14d龄期之前发挥完毕，随着矿渣粉掺量的提高，强度的发展速率被延缓，水化热、开裂等问题同时得到缓解。
（3）矿渣粉对高水胶比混凝土的强度发展没有很显著的帮助，甚至是有负影响。对低水胶比混凝土中作用明显。（来源《混凝土世界》.12）