高性能混凝土组成及其性能

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1、高性能混凝土的组成及其性能一、高性能混凝土产生的背景及其概念混凝土作为用量最大的人造材料，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。传统混凝土的原材料都来自天然资源。每用1t水泥，大概需要0.6t以上的洁净水，2t砂、3t以上的石子；每生产1t硅酸盐水泥约需1.5t石灰石和大量燃煤与电能，并排放1tCO2，而大气中CO2浓度增加是造成地球温室效应的原因之一。尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，生产混凝土所消耗的能源和造成的污染相对较小或小得多，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它的用量庞大，过度开采矿石和砂、石

2、骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必须充分考虑废弃混凝土的再生利用，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。耐久和高强都意味着节约资源。“高性能混凝土”正是在这种背景下产生的。高性能混凝土（highperformanceconcrete简称HPC）是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，采用

3、现代混凝土技术，选用优质的原材料，在严格的质量管理条件下制成的高质量混凝土。它除了必须满足普通混凝土的一些常规性能外，还必须达到高强度、高工作性、高流动性、高体积稳定性、高环保性和优异耐久性的混凝土。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，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。二、高性能混凝土的组成材料高性能混凝土的性能除受制作工艺外，主要受原材料的影响。只有选择符合高性能要求的原材料，才能配制出符合高性

4、能设计要求的混凝土。选择原材料时，要根据工程的实际要求及所处环境而定。胶凝材料（水泥）：胶凝材料是高性能混凝土中最关键的组分，不是所有的水泥都可以用来配制高性能混凝土的。高性能混凝土选用的水泥必须满足以下条件：①标准稠度用水量要低，从而使混凝土在低水灰比时也能获得较大的流动性；②水化放热量和放热速率要低，以避免因混凝土的内外温差过大而使混凝土产生裂缝；③水泥硬化后的强度要高，以保证以使用较少的水泥用量获得高强混凝土。用来配制高性能混凝土的水泥，主要有中热硅酸盐水泥、球状水泥、调粒水泥和活化水泥。（一）中热硅酸盐

5、水泥中热硅酸盐水泥，是指水泥中C3A的含量不超过6％，C3S和C3A的总含量不超过58％的硅酸盐水泥。该种水泥具有较高的抵抗硫酸盐侵蚀的能力，水化热呈中等，有利于混凝土体积的稳定，避免混凝土表面因温差过大而出现裂缝。（二）球状水泥球状水泥是由日本小野田水泥公司与清水建设共同研究开发的，是水泥熟料通过高速气流粉碎及特殊处理而制成的。球状水泥的表面，由于摩擦粉碎，熟料矿物表面没有裂纹，凹凸部分和棱角部分消失，成为1～30μm大小的粒子，平均粒径较小，微粉含量较低。因此，水泥粒子具有较高的流动性与填充性，在保持坍落度

6、相同的条件下，球状水泥的用水量比普通水泥的用水量降低10%左右。（三）调粒水泥调粒水泥是将水泥组成中的粒度分布进行调整，提高胶凝材料的填充率；使水泥粒子的最大粒径增大，粒度分布向粗的方向移动；同时还掺人适量的超细粉，以获得最密实的填充。这样就能获得流动性良好的水泥浆，具有适当的早期强度，水化热低，水化放热速度慢等方面的优良性能。（四）活化水泥将粉状超塑化剂和水泥熟料按适当比例混合磨细，即制得活性较高的活化水泥。活化水泥的活性大幅度提高，低强度等级的活化水泥可以代替高强度等级的普通硅酸盐水泥。矿物质掺和料：它是高

7、性能混凝土中不可缺少的组分，其掺入的目的是增加活性、流动性、抗分离性，调节黏度及塑性，填充水泥石中的微孔，以利于提高混凝土的强度、密实性、特别是对改善混凝土的耐久性及防止碱骨料反应、降低混凝土水化热等有明显效果。配制高性能混凝土常用的矿物质掺和料主要有：硅粉、磨细矿渣、优质粉煤灰、超细沸石粉、无水石膏及其他微粉等。（一）硅粉硅粉是铁合金厂在冶炼硅铁合金或金属硅时，从烟尘中收集起来的一种飞灰。硅粉的颗粒主要呈球状，粒径小于1μm，平均粒径约0.1μm。硅粉中的主要活性成分为无定形的SiO2，其含量约占90％左右。

8、硅粉的小球状颗粒填充于水泥颗粒之间，使胶凝材料具有良好的级配，降低了其标准稠度下的用水量，从而提高了混凝土的强度和耐久性。（二）磨细矿渣磨细矿渣是将粒化高炉矿渣磨细到比表面积7500cm2/g左右。颗粒粒径小于10μm。用磨细矿渣取代混凝土中的部分水泥后，流动性提高，泌水量降低，具有缓凝作用，其早期强度与硅酸盐水泥混凝土相当，但表现出后期强度高、耐久性好的优良性能。磨细矿渣绝大部分是不