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1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文超高强高性能混凝土的配制关键技术探讨超高强高性能混凝土的配制关键技术探讨 摘要：剖析了混凝土高强高性能化的关键问题，并针对超高强高性能混凝土配制的技术途径及原材料的选取特点进行了探讨。 关键词：超高强混凝土；高性能混凝土；关键技术 中图分类号：TU377.1文章标识码：A文章编号： 1 引言 建筑物的高层化超高层化，桥梁的大跨化超大跨化，使用环境的超恶劣化，使得水泥混凝土“强度低、流动性差”的低性能面临着严峻挑战。这种发展趋势对混凝土的性能提出了新的要求，强烈地促使水泥混凝土材料由低性能向高性能方向发展。例如，高层和超高层建筑的出现，不仅提出了混凝土高强超高
2、强的问题，更提出了施工可泵性的问题；大跨化超大跨化桥梁所处环境的超恶劣化，除了混凝土的强度、施工性问题，更对混凝土的耐久性能提出了更高的要求。 自1990年5月在美国国家标准与技术研究所(AIST)和混凝土协会(ACI) 主办的第一届高性能混凝土会议中提出“高性能混凝土(HPC)”的概念以来，混凝土得到了长足的发展1。当前，混凝土正向超高性能化的方向发展。超高性能混凝土越来越受到工程界的关注并越来越多地应用于高层和超高层建筑以及其他重要工程。 超高强高性能混凝土首先是高强混凝土，其首要技术特征是低水胶比。相对地，低水胶比又导致混凝土拌和体系性质粘稠，泵送施工难度非常大。因此，混凝土强度和混凝土
3、可泵送性成为相互牵制的一对矛盾，在实际工程中往往难于同时兼顾。高强超高强混凝土的可泵性能已成为建筑行业有待解决的一大技术难题。因此，要平衡上述两个“不可调和”的矛盾，就必须采用先进技术措施。 2 混凝土高强高性能化的关键措施 混凝土高强高性能化拟解决两大关键问题1：改善混凝土内部结构和改善水泥石中的相组成。 2.1 改善混凝土内部结构 在普通混凝土中，为了保证混合料的施工和易性，其用水量（占水泥重量的50%70%）比水泥水化所需的水量（水泥重量的15%20%）大得多。多余的水在水泥硬化后蒸发，在水泥石集料界面区域形成大量的各种孔径的孔隙，以及因泌水、干缩等所引起的微管和微裂缝，这些缺陷是导致混
4、凝土强度下降和其他性能指标降低的根本原因2。因此，掺加高效减水剂是混凝土高强高性能化的重要措施。 2.2 改善水泥石中的相组成 众所周知，硅酸盐水泥水化后形成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸铝，水化铁铝酸钙等多种胶凝物质，它们把混凝土中各种固体颗粒胶结成整体。其中，以水化硅酸钙的数量最多，最为重要。水化硅酸钙的种类很多，主要分为两类:即低碱性水化硅酸钙(C/S1.5)和高碱性水化硅酸钙，前者比后者强度高得多。但是，水泥水化后形成的主要水化物是高碱性水化硅酸钙，而且还形成大量基本上没有强度和稳定性很差的游离氧化钙，由这些相构成的水泥石强度及其他性能指标都不会很高。因此为了制成高性能混凝土，另一
5、个关键问题就是要减少高碱性水化硅酸钙含量，尽可能增加低碱性水化硅酸钙含量，并同时消除游离石灰。 其方法是在混凝土中掺入活性二氧化硅微粒或铝硅酸盐微粒等矿物掺和料。矿物掺合料的掺入，会产生以下三种效应3： 1) 火山灰效应：矿物掺合料具有良好的火山灰活性，含有的SiO2、Al2O3等活性组分，在碱性环境条件下，这些掺料与游离石灰以及高碱性水化硅酸钙产生二次反应，生成低碱性水化硅酸钙，使胶凝物质的质量得以改善，数量增加，从而使混凝土的强度大幅增加，其他性能也得到相应改善。 2）微集料填充效应：细微矿物掺合料颗粒填充在水泥颗粒之间，使胶凝材料具有良好的级配。在水灰比不变、不影响水泥浆体的孔隙率的条件
6、下，可细化混凝土内部的孔隙。 3）减水效应：粒径小于水泥的矿物掺合料填充于水泥颗粒之间的空隙中时，将原来填充于空隙中的填充水置换出来，配合高效减水剂进一步减水，提高混合料的流动性。 3 超高强高性能混凝土制备的技术途径 国际通用的制备超高强混凝土的技术路线：硅酸盐水泥+活性矿物掺料+高效减水剂，采用此技术路线并以矿物减水理论4为指导，选用常规的原材料及通用的施工工艺制作混凝土试件，可实现混凝土的超高强高性能化。具体的技术措施如下： 3.1 选用优质水泥 由混凝土强度理论可知，在其它条件相同的情况下，混凝土强度与水泥强度成正比，选用优质高标号水泥是提高混凝土强度的最根本措施。然而，由于制备超高强
7、混凝土时水泥用量较大，水化热高，所以需选取低水化热水泥，即水泥中C2S比例须增大，而C3S及C3A量减少。 3.2 掺加高效减水剂 在和易性相近时，掺加高效减水剂可降低水胶比，达到减水的目的，从而改善混凝土的内部结构，提高混凝土的强度。高效减水剂对水泥有强烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流动性和混凝土坍落度，同时大幅度降低用水量，显著改善混凝土工作性。但有的高效减水剂会加速混凝土坍落度损失，掺量过大则泌水。高效减水剂基本不改变混凝土凝结时间，掺量大时（超剂量掺入）稍有缓凝作用，但并不延缓硬化混凝土早期强度的增长。 为适应高性能混凝土的发展要求，新一代的混凝土减水剂 聚羧酸系高性能减水剂已开始投
8、入实际应用。 3.3 掺加活性矿物掺合料 活性矿物掺料是制备超高强混凝土不可或缺的组分。 目前，常用的活性矿物掺合料有硅灰、磨细矿渣、粉煤灰和稻壳灰等，活性最好的属硅灰。 硅灰是在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料。是在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料，平均粒径约为0.1m，比表面积约为1525m2/g。硅灰中非晶态Si02可达85%95%，具有很高的火山灰活性，但其比表面积相当高，需水量大，必须配合使用高效减水剂3。掺入硅灰，会产生火山灰效应和填充效应。
9、矿渣的主要化学成分是CaO、SiO2、Al2O3，以及少量Fe2O3、MgO等，各成分的质量分数与水泥最为接近，具有潜在水硬性。经超细磨的矿渣（粒径13m），30%掺量会产生强烈的减水效应，是一种理想的矿物减水剂。 粉煤灰是煤粉在火力发电厂的燃煤锅炉中燃烧后排出的烟气中收集下来的粉尘。粉煤灰的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3，其中CaO、MgO的质量分数很小，具有一定火山灰活性。由于煤粉在高温过程中形成玻璃珠，粉煤灰颗粒多成球形，在混凝土中发挥“滚珠作用”，改善混和料的流动性。 3.4 采用低水胶比 众所周知，混凝土的强度取决于水胶比。水胶比越低，硬化水泥浆体越密实，混凝土强度就越高
10、。有研究表明5，水胶比在0.1850.23之间，C100超高强混凝土28d抗压强度变幅很小。水胶比0.2时，流动性将迅速降低，为了保证混凝土的流动性，宜将水胶比控制在0.220.23。 3.5 选用优质骨料 配制超高强混凝土的骨料应符合以下要求： 1）骨料的最大粒径要小。文献6建议制备超高强混凝土的粗骨料的最大粒径宜为1014mm，因为骨料粒径越大，存在微裂纹的概率就越大。 2）骨料母岩抗压强度要大于混凝土强度。根据文献6，混凝土中骨料的应力约为混凝土平均应力的1.7倍，因此，粗骨料母岩强度宜大于混凝土强度的1.7倍。 3）骨料粒形好，方圆型颗粒多，针、片状颗粒少；含泥、含粉率小，级配良好。
11、3.6 提高胶凝材料的用量 由于本实验中采用的水胶比很低，为保证混凝土的工作性，需提高胶凝材料的用量来保持必要的用水量。 3.7 控制水泥用量 水泥用量较大时，水化热高。因此，须增大活性矿物掺合料用量，取代等质量的水泥。如掺入磨细矿渣、粉煤灰等火山灰活性较低的矿物掺合料，具有显著的降低水化热的作用，掺量越大，降低得越多。 4 结语 研制超高强高性能混凝土具有十分重大的意义。其配制必须从原材料的选择、采用低用水量、低水灰比、高活性矿物磨细掺和料、高效减水剂、改善界面结构、提高水泥浆体的内聚力及水泥浆体与集料间的粘结力等因素来考虑。 参考文献 1 蒲心诚.超高强混凝土的研究与应用J.混凝土,199
12、3,(05). 2 蔡基伟,周明凯. 超高强混凝土的配制原理与关键技术J.房材与应用,2006,2:1-4. 3 Mehta P.Kumar，Monteiro Paulo J.M. 混凝土的结构，性能与材料M. 覃维祖，王栋民，丁建彤译.北京，中国电力出版社，2008：185-201. 4 欧阳东.混凝土矿物减水理论与C1OO超高性能混凝土J.建筑技术,2001,(01) 5 李美丹,余红发,杨礼明,张云清,陈浩宇,翁智财.C100超高强混凝土配制技术及蒸汽养护特性的研究A.全国高性能混凝土和矿物掺合料的研究与工程应用技术交流会论文集C,2006. 6 Odd. E. Gjorv, High Strength Concrete, Advances in Concrete Technology, P.21, CANMET, 1992.-最新【精品】范文