谈“高性能混凝土配制问题与对策”

摘　要：介于目前国内原材料的不稳定性，混凝土的配制带来若干问题。本文通过高性能混凝土配制中所遇到的一些问题做探讨与分析，提出相应的对策，与同行商榷！

关键词：高性能混凝土;问题;水泥

1前言
    高性能混凝土(High Performance )是20世纪80年代末90年代初，以耐久性为首要设计指标，在满足结构功能和施工工艺条件下，采用低水胶比，选用优质原材料，掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂配置而成。高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性.被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越。
2 配制高性能混凝土原材料
    传统混凝土配制只有水泥、砂、石、水等四种组分，高性能混凝土配制除水泥、砂、石、水之外，还要再增加高效减水剂和磨细矿物掺合料等六种以上组分。对于高性能混凝土来说，因用于结构功能和施工工艺条件不同，则对其原材料的品质性能应有针对性的选择。
2.1水泥细度的影响作用
2.1.1水泥细度对高效减水剂相容性的影响
    当高效减水剂产品一定时，水泥的成分和细度是影响水泥和高效减水剂相容性的主要因素。水泥细度的变化加剧了水泥与高效减水剂的相容性问题。通过不同的水泥细度与高效减水剂相溶性试验，发现随着水泥比表面积增加，与相同高效减水剂的相容性变差.饱和点提高，为减小流动度损失需要增加更大掺量的高效减水剂，导致混凝土中水泥用量的增加。
2.1.2水泥细度对强度及耐久性的影响
    通常认为水泥磨得越细，细颗粒越多，水泥的水化速率越快，早期强度提高越快。但粒径在1 m以下的颗粒水化最快，几乎对后期强度没有任何贡献，同时因水化快消耗混凝土内部的水分较快，引起混凝土的白干燥收缩，使混凝土容易产生裂纹。并且由于粗颗粒的减少，减少了稳定体积的未水化颗粒，因而影响到混凝土的长期性能。由于水泥粗颗粒的减少，减少了稳定体积未水化的颗粒，从而也影响到混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、抗侵蚀性等。
2.2外掺料的特性及掺量探讨
    高强混凝土一般含有较多水泥，因此收缩大，并在硬化时产生更高的温度；现代水泥又因为细度更高而更易开裂。经验说明，最经济有效的解决办法是将混凝土中的部分水泥用粉煤灰或矿渣来替代。含有粉煤灰或矿渣粉的混凝土在砂浆与粗集料的结合区的强度更高，不易发生微裂，因而具有更高的水密性和耐久性及使用寿命。但由于不正确的观念或技术方面的束缚，在外掺料的使用中也会存在一些对混凝土不利因素。
2.2.1粉煤灰
    粉煤灰属于CaO、A1203， SiO2系统，其化学成分以Al203和SiO2为主，次要成分为CaO和Fe2o3以及少量的MgO和S03，等。由于煤粉高温燃烧，其中主要成分铝、硅形成活性成分，同时粉煤灰的比表面积较大且较为经济，用于混凝土中的粉煤灰比表面积一般在400～500m2／kg之间。粉煤灰的主要作用可以包括以下几方面：
(1)填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层，使混凝土更为密实，在水泥用量较少的混凝土中尤其显著。
(2)对水泥颗粒起物理分散作用，使其分布得更均匀。当混凝土水胶比较低时，水化缓慢的富有水分的粉煤灰可以提供水分，使水泥水化得更充分。
(3)粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山恢反应，不仅生成具有胶凝性质的产物(与水泥中硅酸盐的水化产物相同).而且加强了薄弱的过渡区，对改善混凝土的各项性能有显著作用。
(4)粉煤灰延缓了水化速度，减小混凝土阂水化热引起的温升，对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。
(5)粉煤灰水化时吸收水泥水化后剩余的碱，一是避免活性骨料发生碱一骨料反应，二是粉煤灰慢慢水化使混凝土后期强度持续增长。
2.2.2磨细粒化高炉矿渣粉
    磨细粒化高炉矿渣粉(义称矿渣微粉，矿粉或GGBS，GGBFS)是从炼铁高炉中排出的，以硅酸盐和铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后粉磨所得的粉体材料，是优质的混凝土掺合料和水泥混
    合材，它以独具的自身水化硬化特性以及较高活性成分，足当今世界公认的配制高耐久性混凝土结构的混合材料之一。矿渣粉作为混凝土的外掺料，如单掺矿粉以不超过40％为宜。矿渣粉对拌合用水很敏感，大掺量用于低水胶比时，混凝土粘聚性很高，甚至有扒底(作拌合物试验时有粘钢板)现象，当混凝土坍落度较大(用水量较多时)，混凝土拌合物又会呈泌水现象。
2.3外加剂的应用
    商眭能混凝土应用的外加剂主要是高效减水剂、引气剂和缓凝剂。高效减水剂可以与引气剂、缓凝剂复合便用，也可以单独使用。高性能混凝土应用的外加剂不应含有盐成分的早强剂和防冻剂。高性能混凝土的凝结时间、含气量应根据混凝土等级、灌筑部位、施二工艺、气候条件等因素按需要进行调整。
3 混凝土的试拌调整
    当配合l： 中各种材料数量确定之后进行试拌，由于掺合料及水泥需水量的差异，以及外加剂的减水率不足等使试拌得出的拌和物坍落度不能满足要求或粘聚性和保水性不好时，应保证水胶比不变的条件下.相应的调整外加剂掺量或胶材用量，使之符合要求。
3.1当混凝土坍落度偏小，需要增大n厘米，则每立方米混凝土要加减水剂％kg重新拌合均匀。
 
式中：β — 水剂的减水率(％)
mβ一每立方米混凝土的减水剂掺量(kg)
3.2当混凝土坍落度偏大，需要减小n厘米，则每立方米混凝土需要再加入胶材xc kg重新拌合均匀。
 
式中：mc一立方米混凝土胶材用量(kg)
3.3作坍落度试验时，顶面出现有堆石现象，但混凝土没有出现大量泌水.应增加砂率。
3.4混凝土出现大量泌水，堆石，浆石严重离析并且粗骨料不挂浆时。可能有两种原因：一是减水剂减水能力低，混凝土水胶比大用水量过多。可增大减水剂的掺量并应降低水胶比，适当减少用水量；
二是减水剂减水率大掺量过多，混凝土产生过多的游离水，应适当减少减水剂的掺量。
5 注意事项
作混凝土试配时.影响混凝土拌合物性能的因素很多，对各种原材料质量应严格控制
4.1水泥要求用42.5级以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥细度按比表面积应≤350m2／kq。碱含量：用于C35及以下的混凝土水泥含碱量应≤O.80％；用于C40及以上的混凝土水泥含碱量应≤0.60％：水泥熟料中的C3A含量不应超过7％。
4.2选用级配良好的河砂，砂的细度模数宜在2.6～3.0范围，砂应洁净.泥污含量不大于2.5％。
4.3粗集料要求最大粒径不大于31.5mm、堆积密度大、含泥量少、针片状少。对粗骨料强度、级配、表面特征、颗粒形状、杂质的含量、吸水率等必须认真检验，严格选材。
4.4外加剂选用与水泥适应性好的高效减水剂，按胶材用量的1％掺量，其减水率应达到25％以上，混凝土拌合物放置1h的保塑值应不小于90％.引气量控制在2.5％～3.5％之问为宜。
5 结束语
混凝土是用量最大的人造建筑材料， 从l9世纪末开始应用以来， 已为人类物质文明建设做出巨大贡献，高性能混凝土则代表了今后混凝土的主要发展方向。它对人类进行可持续发展具有重大意义。