高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土配制技術(shù)

1、高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土配制技術(shù)高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土配制技術(shù)陳友治（武漢理工大學(xué)材料學(xué)院，湖北武漢430070）摘要：闡述了研究開發(fā)高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土的重大意義，提出了制備技術(shù)和途徑，說明了主要原材料及其性能要求。關(guān)鍵詞：高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土；制備；材料性能Abstract:Expoundedinthisarticleisthegreatsignificanceofresearchdevelopmentofhighstregthconcretes

2、uperhighstrengthconcretetheirmanufacturingtechniquerelativeapproaches.Themainrawmaterialstherequiredperfmanceareexplainedaswell.Keywds:highstrengthconcrete引言混凝土是人類最大宗的建筑結(jié)構(gòu)材料，其發(fā)展可以劃分為低強(qiáng)低耐久混凝土、高強(qiáng)混凝土和高性能混凝土三個(gè)階段。從我國目前的生產(chǎn)力發(fā)展水

3、平、混凝土配制技術(shù)、施工性能、設(shè)計(jì)和使用要求、施工機(jī)械及操作水平來看，目前正處于高強(qiáng)混凝土的配制和使用階段，這一時(shí)期還將經(jīng)歷很長一段時(shí)間。因此，充分利用地方資源，研究優(yōu)質(zhì)實(shí)用的高強(qiáng)或超高強(qiáng)混凝土配制技術(shù)，全面提高混凝土的生產(chǎn)和使用水平，是建材行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然舉措。1研究、開發(fā)、應(yīng)用高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土的重大意義隨著人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人類有能力拓展生存的空間。目前，人們正在向高空、地底及海洋進(jìn)軍，現(xiàn)代建筑物越來越高層化、大跨化、輕量

4、化；在海洋深處建造大型結(jié)構(gòu)物，在海面上建造巨大的工作平臺；越來越多的跨大江、深谷、海峽的大跨度橋梁和海底隧道在建造。所有這些，都要求混凝土的質(zhì)量越來越高。因此，高強(qiáng)度、高耐久性、高泵送性是混凝土材料發(fā)展的方向。目前，一般認(rèn)為C50～C90屬高強(qiáng)混凝土范疇，C100及以上強(qiáng)度等級是超高強(qiáng)混凝土。與普通混凝土相比，研究應(yīng)用高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土具有下列優(yōu)越性：(1)有效地減輕結(jié)構(gòu)自重。鋼筋混凝土的最大缺點(diǎn)是自重大，在一般的建筑中，結(jié)構(gòu)自重為有效

5、荷載的8～10倍。當(dāng)混凝土強(qiáng)度提高時(shí)，結(jié)構(gòu)自重降低。一些世界著名的專家預(yù)言，80%～90%的鋼結(jié)構(gòu)工程可用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100MPa時(shí)，可以設(shè)計(jì)成的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)與鋼結(jié)構(gòu)一樣輕，因?yàn)檫@時(shí)二者的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與質(zhì)量的比值)大致相等［1］。(2)大幅度提高混凝土的耐久性。高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土由于強(qiáng)度的提高、內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的改善以及膠凝物質(zhì)相組成的優(yōu)化，其耐久性得到很大的改善?；衔镞M(jìn)行激發(fā)時(shí)，礦渣的水硬活性極

6、佳。由于堿金屬化合物能在水中迅速離解成大量具有強(qiáng)大離子力的OH離子，在離子力的作用下，礦渣玻璃體的結(jié)構(gòu)很快解體并發(fā)生水化，產(chǎn)生大量的低堿性水化硅酸鈣和堿金屬水化鋁酸鹽膠凝物質(zhì)，進(jìn)而形成水泥石硬化體。根據(jù)重慶建筑大學(xué)蒲心誠教授等人的研究，采用這一路線，可以制成超快硬(1d抗壓強(qiáng)度達(dá)70MPa)、超高強(qiáng)(28d抗壓強(qiáng)度達(dá)120.4MPa)、高抗?jié)B(抗?jié)B標(biāo)號＞S40)、高抗凍(達(dá)1000次凍融循環(huán)以上)、高抗蝕的堿礦渣混凝土，而且其它性能優(yōu)異

7、，水化熱低，成本也不高。雖然目前不少人對其先進(jìn)性、適宜性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性尚不了解，但可以預(yù)見，高強(qiáng)與超高強(qiáng)堿礦渣混凝土將成為21世紀(jì)的一種新型混凝土。2.4灰砂硅酸鹽混凝土采用鈣質(zhì)原料和硅質(zhì)原料等混合磨細(xì)，用高溫蒸壓方法制備，可獲得100～150MPa的高強(qiáng)混凝土。該混凝土水泥石主要由水化硅酸鹽組成。這一路線主要用于制管和制樁生產(chǎn)中。2.5有機(jī)無機(jī)復(fù)合混凝土制備聚合物浸漬混凝土、聚合物水泥混凝土以及聚合物膠結(jié)混凝土，使混凝土進(jìn)入了使用有

8、機(jī)無機(jī)復(fù)合膠結(jié)材和高分子有機(jī)膠結(jié)材的新階段。聚合物進(jìn)入混凝土膠結(jié)料中，可大大提高混凝土的物理力學(xué)性能。如聚合浸漬混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較其基材可提高2～4倍，有很強(qiáng)的耐腐蝕性能，幾乎不吸水、不滲水，抗凍融循環(huán)在1000次以上。但這種路線制得的高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土因成本高，且工藝與常規(guī)不同，只在特殊場合使用。3制備高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土的原材料及其性能要求采用目前國際上通用的技術(shù)路線制備高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土所用的材料是：水泥、集料、水、摻合料

9、以及化學(xué)外加劑。這些原料的質(zhì)量和性能，對高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土的質(zhì)量和性能具有很大的影響。3.1水泥通常使用硅酸鹽水泥與早強(qiáng)硅酸鹽水泥。其中對水泥的品質(zhì)和強(qiáng)度有如下的建議：(1)使用525及更高標(biāo)號的硅酸鹽水泥；(2)由于高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土中水泥用量一般在500～700kgm3，水化熱高，因而需開發(fā)低水化熱的水泥。即水泥中C2S比例增大些，而C3S及C3A量減少些；(3)水泥的質(zhì)量穩(wěn)定，C3S的含量波動(dòng)4%，燒失量0.5％，硫酸鹽的波動(dòng)范圍