超細礦渣粉（或超細粒化高爐礦渣粉）是指符合國家標準《用于水泥中粒化高爐礦渣》GB/T203-1994規定的粒化高爐礦渣，經干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）達到相當細度且符合相應活性指數的粉體。

　　從1969年起，英國、德國等發達國家就開始了超細礦渣粉在混凝土中作為礦物摻合料的應用。自上世紀90年代起，我國開始了超細礦渣粉的應用研究工作。2000年，國家標準《用于水泥和混凝土的粒化高爐礦渣粉》GB/T18046-2000正式頒布。2002年，國家標準《高強、高性能混凝土用礦物外加劑》頒布實施。在該標準中，正式將超細礦渣粉命名為“礦物摻合料”，納入混凝土第六組分。從此，超細礦渣粉作為一個獨立的新產品被廣泛地接受和應用。

　　2006年，山西彤陽爐料有限公司正式投產。其主要產品———彤陽牌S105級超細礦渣粉，以山西海鑫鋼鐵集團高爐礦渣為主料，嚴格按照優于國家標準的企業標準進行生產。山西海鑫海天混凝土公司經過1年多的應用實踐表明：摻入彤陽牌S105級超細礦渣粉的混凝土具有改善拌合物和易性、高強度、高抗滲性、高抗凍性、高抗裂性、高耐腐蝕性、降低水泥用量和水化熱等特性，極大地改善了混凝土的拌合物性能、力學性能和長期耐久性能。

　　一、超細礦渣粉在混凝土中的作用
　　筆者認為，除了原材料的質量以外，混凝土結構中最為薄弱的環節（或部位）主要有兩個：一是骨料與水泥的過渡區。二是水泥水化產物（或二次水化產物）之間的空隙。那么，凡是能夠改善混凝土結構薄弱環節（或部位）的措施，都能夠改善混凝土的性能。

　　我們所論述的超細礦渣粉在混凝土中的應用，正是由于改善了混凝土結構中“水泥水化產物（或二次水化產物）之間的空隙”的薄弱環節（或部位），混凝土的各種性能（拌合物性能、力學性能和長期耐久性能等）自然能夠得以改善。

　　1.改善混凝土的微結構。主要是通過改善混凝土細微顆粒的級配，即改善粉體材料在混凝土中的粒度分布，產生密實堆積填充效應，使混凝土的孔結構優化，即大孔數量減少，小孔數量增加，平均孔徑降低，分布更為合理；空隙率降低，特別是水泥水化產物之間的空隙，微結構更為密實。

　　2.降低混凝土的拌合用水量（特別是游離態有害水的含量）。水泥的完全水化僅僅需要一小部分水，混凝土中的大部分水是為了滿足其工作性而引入的。我們稱之為游離態有害水。在混凝土施工和硬化中僅僅有一小部分游離態有害水可能會通過空氣蒸發和模板滲出，但是大部分游離態有害水會在混凝土硬化后形成較大的空隙，從而給混凝土結構造成了永久的傷害。當混凝土的孔結構優化、空隙率降低時，其游離態有害水的含量可相應降低。

　　3.改善混凝土拌合物的和易性。由于超細礦渣粉是細微球狀體，其表面光滑，且性能穩定，在混凝土中能夠起到一種類似于軸承的微珠潤滑作用，減少了摩擦阻力，有效改善了混凝土拌合物的和易性（即流動性、黏聚性、保水性等）。混凝土拌合物的和易性好，則坍落度經時損失小，工作性好（可泵性等）。

　　4.提高混凝土的強度。其一是改善混凝土的微結構，增加密實度，以提高混凝土的強度。其二，超細礦渣粉中含有豐富的活性SiO2等，能夠與水泥的水化產物Ca（OH）2進行二次水化反應，生成密實度更高的硅酸凝膠。

　　試驗用的原材料技術指標如下。水泥：海鑫P·S42.5礦渣硅酸鹽水泥。礦粉：彤陽S105級礦渣粉，密度為2.9g/cm3，比表面積為460㎡ /kg，活性指數為117%，流動度比為93%，三氧化硫為1%，氯離子為0.017%，燒失量為0.2%。粉煤灰：河津Ⅱ級粉煤灰。砂：楊徐砂，Ⅱ區中砂，顆粒級配基本符合規定。碎石：嶺西東碎石，5mm~26.5mm連續級配。外加劑：高性能泵送劑（粉劑）。凝結時間：14~16小時。試驗結果見表 1~表3。

　　隨著超細礦渣粉摻量的增加，混凝土（水泥）各齡期的抗壓強度均有增長。但是，當摻到50%時，其快養和28天抗壓強度有緩慢的下降趨勢；當摻到60%時，其快養和28天抗壓強度已經有比較明顯的下降趨勢。因此，我們必須確定其最佳摻量。

　　超細礦渣粉最佳摻量的確定應符合以下兩點：一是必須滿足各類工程和各種施工工藝的要求；二是必須滿足混凝土的和易性、凝結時間和強度的要求。根據以上兩點，并結合水泥的品種、標號、強度和大氣溫度及超細礦渣粉的質量確定其最佳摻量。

　　5.降低混凝土的水泥用量和水化熱。國家標準規定：混凝土中心溫度與表面溫度的溫差不得超過25℃。在混凝土強度一定的情況下，摻加超細礦渣粉，可大幅降低水泥用量。同時可推遲熱峰的出現時間。

　　6.提高混凝土的抗滲性。采用試驗編號為05、06的混凝土抗滲試件，分別在2.5MPa壓力下恒壓48h。結果是其試件上端面無一滲水。劈開試件，測量其最大滲水高度。結果如下：編號為05的試件最大滲水高度為3cm；編號為06的試件最大滲水高度為1.8cm。

　　在2.5MPa的壓力下，其試件上端面無一滲水，且最大滲水高度都較小。這充分說明摻入超細礦渣粉的混凝土有相當好的抗滲性。

　　7.提高混凝土的抗凍性。大量研究表明：混凝土的膠凝材料用量、水膠比、引氣性能等是影響混凝土抗凍性的主要因素。混凝土水膠比大時，其游離態有害水多，硬化后內部孔結構差、空隙率大，則受凍融循環破壞的幾率大。當在混凝土中引入大量的、細微的、均勻的氣泡時，這些細微氣泡即細微空間可以作為體積膨脹的“緩沖閥”，降低和避免其他物理和化學反應引起的破壞。經試驗表明，摻入超細礦渣粉的混凝土，其抗凍性明顯高于普通混凝土。

　　8.提高混凝土的抗裂性。混凝土在硬化過程中，由于化學減縮、冷縮和干縮等原因會引起體積收縮，其收縮值為自生體積的0.04%左右。這些收縮會給混凝土的體積穩定性帶來很大的危害。經試驗表明，摻入超細礦渣粉的混凝土，會產生適度的微膨脹。在鋼筋和骨料的約束下，可產生一定的預壓應力，以抵消混凝土在硬化過程產生的拉應力，補償部分水化熱引起的溫度應力，減少和避免混凝土裂縫的產生。

　　9.提高混凝土的耐腐蝕性。超細礦渣粉中含有豐富的活性SiO2等，能夠與水泥的水化產物Ca（OH）2進行二次水化反應，從而降低了混凝土硬化后水泥膠體與SO42--反應生成鈣礬石的機會，一定程度上抑制了SO42-等離子的侵蝕破壞。這種鈣礬石，由于體積膨脹產生的應力受到了硬化后混凝土的約束，因此，其破壞力最強。另外，超細礦渣粉的摻加減少了水泥用量，即減少了水泥引入的堿含量，從而降低混凝土發生堿-集料反應的破壞的可能性。

　　10.延長混凝土結構的使用壽命。Mehta（美特）整體論模型指出：“一個不透水但存在微裂縫且多孔的混凝土→經侵蝕冷熱循環、干濕循環→混凝土結構微裂縫增加、相連→水的滲入，有害物質侵蝕→混凝土膨脹、鋼筋銹蝕、堿骨料反應、水結冰、硫酸鹽侵蝕使混凝土強度和剛度降低→開裂破壞與整體性喪失。”

　　模型清楚地表明：混凝土的不透水性是任何物理、化學破壞過程中的第一道防線。因此，超細礦渣粉在混凝土中的應用對混凝土的可持續發展，即節約利用混凝土原材料，提高混凝土結構耐久性有著非常重要的意義。

　　二、超細礦渣粉的最佳應用范圍
　　1.高強度等級混凝土。配制C50混凝土，采用目前的水泥有相當的難度。那么，配制C60、C70甚至C80混凝土，就必須摻加超細礦渣粉及高性能外加劑才能夠完成。

　　2.大體積混凝土。可以降低水泥用量和水化熱，推遲熱峰的出現時間，有效地防止諸如裂縫等問題。

　　3.除了上述最佳應用范圍以外，只要采用水泥、混凝土，都可以摻加不同摻量的超細礦渣粉。

　　總之，超細礦渣粉在混凝土中的應用，不僅關系到混凝土的質量問題，而且關系到“建設節約型社會、走可持續發展道路”的大問題。