矿物细掺料对HPC性能的影响研究江波,陈太林(徐州空军学院机场工程系徐州市221000)摘要:在配制高性能混凝土(HPC)时加入适量矿物细掺料,对混凝土的性能具有显著的改善作用,主要体现在5个方面:矿物细掺料能降低温升;改善工作性;增进后期强度;提高抗腐蚀能力与耐久性;复合使用时具有“超叠效应”。阐述了活性与需水量等品质指标对矿物细掺料质量的影响,对矿物细掺料品质提出了要求。关键词:矿物细掺料;HPC;性能简介高性能混凝土(HPC)是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土,它以耐久性作为设计的主要指标。高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比,选用优质原材料,除水泥、水、集料外,必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂[1]。矿物细掺料可起到细填料的作用并具有一定活性,因此在配制混凝土时可部分取代水泥,目前这种应用已经非常普遍。掺合料多数为工业副产品,重新利用这些工业副产品可降低水泥用量,减少生产水泥时排放到大气中的有害气体,降低矿石的开采量,节约大量能源,缓解了对环境的压力,符合国家的可持续发展战略[2]。更为重要的是一些矿物细掺料具有一定活性,也许这就是欧洲标准在最近规定的25种不同类型的水泥当中,除了硅酸盐水泥外都掺有一种或一种以上掺合料的原因,这些掺合料包括若干种细填料和矿物细掺料[3]。使用矿物细掺料是配制高性能混凝土的一个重要手段,其目的是为了抑制混凝土中碱料反应的危害。吴中伟教授认为,矿物细掺料是高性能混凝土的主要组成材料之一,它起着改变常规混凝土性能的作用。许多研究结果表明,在混凝土中掺入足够的含有活性SiO2的矿物细掺料,能使混凝土中的碱骨料反应完全得到抑制。常用的矿物细掺料为超细磷矿粉、硅粉、粉煤灰、沸石粉、矿渣粉等。几种常用矿物细掺料的对比试验结果表明,对水泥浆体的分散性能最好的是超细磷矿粉,然后依次是粉煤灰、矿渣粉、沸石粉[4]。超细磷矿粉的替代量较高时,对水泥的分散性能和对混凝土粘度的降低性能的效果也更显著。本文主要从5个方面分析了矿物细掺料在高性能混凝土中的作用。1矿物细掺料对高性能混凝土性能影响分析1.1矿物细掺料能降低混凝土的温升水泥的水化反应是一个放热过程,硅酸盐水泥的水化热约为500J/g。而混凝土类似于绝热体,会因为水化热的积累而使混凝土内部温度逐渐上升。当混凝土外部散热较快时,就可能造成内外温差而产生温度应力,致使混凝土产生温度裂缝,严重影响混凝土耐久性。混凝土内部温升的幅度取决于水泥用量、水胶比、构件尺寸、集料种类与用量等因素。降低水胶比可使混凝土获得足够的流动性,然而水泥的用量也要随之增多,于是便产生了较大的温升。掺入矿物细掺料替代部分水泥后,由于水泥熟料相应减少,水泥水化反应释放的总热量就会减少,从而降低了混凝土的温升,减少了大体积混凝土开裂的可能性。1.2矿物细掺料能改善新拌混凝土的工作性提高混凝土流动性的同时易引起离析与泌水,导致新拌混凝土产生体积不稳定性。掺有矿物细掺料的高性能混凝土同时具有填充效应与吸水作用,当粉体材料的细度较高、且没有使用高效减水剂的条件下,粉体材料的吸水能力很强,通常使混凝土的流动性降低。当矿物细掺料与高效减水剂同时使用时,粉煤灰、沸石粉等细度适中的粉体材料对流动性具有改善作用,但如果粉体细度极高或掺量过大仍然会表现出降低流动性的作用[5]。由于矿物细掺料是活性矿物质材料经磨细制成的矿物细粉,具有较大的比表面积与较高的表面能,其化学活性以及微观填充作用对新拌混凝土的变形能力、变形速度等工作性具有重要影响。粉体材料的分散效应也能增大混凝土的流动性,但这与通过单独使用多加减水剂来达到同样的流动性在混凝土中的作用不同。减水剂可使粘聚态的混凝土变成高流态,不能使干硬—高粘聚状态混凝土(比如维勃稠度大于30s)变成高流态,而使用一定量的粉体可轻易将水灰比较低的干硬—高粘聚状态混凝土成为高流态。生产实践中经常见到流动性不是很大的混凝土,却出现了泌水,这样的混凝土难以在硬化后形成均匀密实的结构[6]。而矿物细掺料的比表面积远比水泥大,将部分游离水转变为粉体表面吸附水;同时由于粉体的分散效应,可在...
