搅拌站的混凝土普遍掺有30%左右的粉煤灰，同时使用高效减水剂、缓凝剂等。国外规定混凝土强度级别大于C70而小于C90必须掺加矿粉，而强度等级大于C90的混凝土必须加入硅粉。目前的这些矿物掺和料，大多数为工业废渣，粉煤灰和硅粉为燃料、炼铁及烟筒飘出的工业废料，本身具有很细的颗粒。粉煤灰颗粒细度不一，比表面积为4000～8000cm²/g不等，硅粉颗粒细度更细，比表面积大于20万cm²/g。矿粉为炼钢厂剩余的矿渣（水淬矿渣居多），经一定工艺加工磨细成的细粉，其比表面积为4000～8000cm²/g不等，还可加其他矿物混合磨制成复合矿粉。混凝土外加剂在我国已推广使用了二十多年，其种类繁多。

1 混凝土强度的增长规律发生了改变

普通混凝土以二十八天强度为标准，二十八天至一年期间强度增长很少，一年以后强度几乎不增长。而掺入一定比例粉煤灰的高性能混凝土，其二十八天的抗压强度不如普通混凝土，但其二十年、甚至更长时间内混凝土的强度还在继续增长。我国水电部有关研究单位对三门峡大坝基础中掺有30%粉煤灰的混凝土进行了长期的跟踪研究，发现当初设计标号（采用旧标准）为100kg/cm²的混凝土，施工强度为110kg/cm²。10年后（即1980年），钻芯取样的强度为280kg/cm²，再过了5年（1985年），钻芯取样的强度为330kg/cm²。也就是说混凝土强度在15年内增长了两倍。由于矿粉在我国刚开始研制应用，还没有长期的数据积累，但有一点可以肯定：由于矿粉比粉煤灰具有更大的活性，使用矿粉制作的混凝土，其强度增长两倍不需要15年，估计只是5～8年。若是在蒸汽养护的工艺条件下，矿粉高性能混凝土的强度增长两部的时间会更短。

2 混凝土耐久性大大提高

掺有大量矿物掺和料的混凝土，由于矿物掺和料大量蓄水，降低了水泥的水化热，延迟了水泥水化热高峰期的出现，使混凝土因水化热产生裂缝的机会减少。其次，由于磨细掺和料比水泥颗粒细度细得多，从物理性能上讲，它填充了混凝土内的很多毛细孔，使混凝土的致密性得到了很大提高。另外，从化学性能方面看，磨细掺和料，特别是矿粉、硅粉，其比表面积很大，容易沾附在混凝土内其它组份上，在一定条件下发生化学反应，生成化学胶凝体，也极大的提高了混凝土的致密性。由于上述原因，高性能混凝土的耐久性有了很大的提高，抵抗大气环境的作用、化学侵蚀及其它劣化作用的能力增强了，混凝土的安全使用寿命得到了延长。

3 复合矿渣粉

复合矿渣粉是高性能混凝土矿物磨细掺料的一种。它是粒化高炉渣与萤石、沸石、石灰石、石膏等按一定的配比，经多道工序磨制而成的。其主要化学组分有：SiO₂、CaO、A1₂O₃、MgO、Fe₂O₃等。其细度分为：400目、500目、600目，根据市场需要可发展600目以上的复合矿渣粉。复合矿渣粉和粉煤灰是高性能混凝土中两种主要的矿物掺和料。复合矿渣粉的活性远高于粉煤灰，因此它更适宜于高强高性能混凝土，而且掺量可达70%，可等量取代水泥。国外一些规范规定：混凝土强度等级大于或等于C70级时必须掺入磨细矿渣粉。

4 复合矿渣粉在水泥制管中的应用研究

4.1 排水管试验

混凝土配比	水泥：矿渣粉：砂：碎石：水：外加剂（kg/m3）
A	200:200:710:1160:144:2.2
B	260:140:710:1160:144:2.2
C	220:140:730:1160:144:2.2

按上表中的配比制作的混凝土试件静停1～1.5h后，随管蒸养3h，所测的强度见表2。

表1中的配比	R脱	R3	R7	R28
A	27.0	41.0	52.0	56.7
B	35.0	50.0	59.5	61.8
C	26.0	43.0	46.5	54.7

注：试件尺寸为150×150×150mm。

由以上试验可以看出，配比A矿渣粉掺量50%，配比B矿渣粉掺量40%，配比C矿渣粉掺量120%取代水泥。三种配比均能达到混凝土排水管C40的设计强度。由于矿渣粉价格低于水泥，A、C配比更经济；C配比能取得更好的脱模强度与二十天强度。

管体强度用混凝土回填仪测量，强度远高于混凝土试件的强度（误差在规定的范围内）。复合矿渣粉的活性高于粉煤灰但低于PⅡ252水泥，只有在蒸汽的高温下，才能激发出活性，发生充分的水化反应。现在一些制品企业为降低能耗，实际恒温养护时间在1～2h之间，加上升降温时间也是3～4h，在这么短的养护时间内，由于管体薄（试验管为40mm），混凝土得到了充分水化，而混凝土试件厚度大（为150mm），不能充分水化，因此测得的管体强度大于试件强度。

项目	强度
加入矿渣粉的管（MPa）	43.0	45.6	38.3
未加矿渣粉的管（MPa）	40.1	42.0	44.3

4.2 一阶段输水管试验

混凝土配比	水泥：矿渣粉：砂：碎石：水：外加剂（kg/m3）
（STP=100mm）	250:250:630:1020:159:7.95

试件龄期	R脱	R3	R7	R28
试件强度	39.2	45.5	52.7	76.6

注：试件尺寸为150×150×150mm。

项目	强度
加入矿渣粉的管（MPa）	47	46	46
未加矿渣粉的管（MPa）	51	53	52

用在一阶段管中的试验表明：复合矿渣粉掺量达50%时，管的脱模强度达到要求，二十八天强度也大大超过要求。另外，在掺40%矿渣粉取代水泥的试验中，R脱＝44.0MPa；R3d=61.3MPa；R7d=63.7MPa；比掺量50%能取得更好的脱模强度和二十八天强度。

4.3 三阶段制管试验

混凝土配比	水泥：复合矿渣粉：砂：碎石：水
	300:200:630:1020:190

试件强度	R脱	R7	R28
空白试件	39.9	51.0
对比试件	41.8	57.1
	36.1	53.8

注：试件尺寸为150×150×150mm。

在三阶段制管试验中，采用了与排水管、一阶段输水管不同的水泥，而且没有外加剂，取得了较好的脱模强度和十十八天强度，而且掺入40%的复合矿渣粉后，脱模强度提高了20%～40%。由于采用的水泥不同，脱模强度提高的原因有待进一步研究。

4.4 抗渗性试验

混凝土配比	水泥	矿渣粉	砂	碎石	水	外加剂
受检混凝土	300	200	710	1160	144	2.2
基准混凝土	500	0	710	1160	144	2.2

试样	试件渗透高度（mm）						平均值
	1#	2#	3#	4#	5#	6#
受检混凝土	10	5	3	2	5	3	8
对比混凝土	150	150	100	140	70	150	127

试件中，胶凝材料总量为500kg/m³，受检混凝土中掺入40%的复合矿渣粉，对比混凝土为500kg/m³纯水泥。由混凝土抗渗性试验结果可以看出：复合矿渣粉混凝土的抗渗性能明显比较高。

5 结论

在水泥制管中掺入40%～50%的复合矿渣粉等量取代水泥，具有如下的优点：

5.1 混凝土管的抗渗性能显著提高；

5.2 用40%掺量时，能取得更好的混凝土强度；

5.3 目前广州市场上的PⅡ525水泥价格高于复合矿渣粉，掺入40%～50%的矿粉能降低制管成本；

5.4 掺入复合矿渣粉的混凝土管，在应用的几十年内，其混凝土强度仍在不断的增长，既保证了混凝土管在使用中的质量，也延长了管的寿命。