多元矿物掺合料在高强高性能混凝土中应用探究.doc

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1、多元矿物掺合料在高强高性能混凝土中应用探究摘要：本文通过对三元复合胶凝材料（水泥+矿粉+粉煤灰）在混凝土中的作用机理的分析，经过大量的试验研究，对三元胶凝材料在混凝土硬化过程中各个时期的强度和耐久性的影响试验研究，提出了以简单的试验方法确定高强高性能混凝土配制过程中三元胶凝材料的掺量的方法。关键词：三元胶凝材料混凝土水泥矿粉粉煤灰引言多元矿物掺合料在客运专线高强高性能混凝土中已经得到广泛应用。在改善高强高性能混凝土工作性、耐久性和提高经济效益方面有着重要的作用。但是其掺量比例问题一直是困扰配合比设计人员的一个难题，造成混凝土适配过程中!1!!1!!1!的劳动

2、量很大，试验人员要分别按照不同的掺量做配合比拌合物性能和力学性能试验，不合适了还要重新适配，浪费时间且浪费精力。替代量太少了起不到相应的效果、太多了影响施工进度和预制梁的张拉等。国内现行的规范对混凝土用胶凝材料的检测只是单一的水泥对掺合料的试验检测而且是定量的掺量检测，只能对单项原材料的合格与否做出判定，而不能确定各材料之间的适应性和现在的科学技术水平未发现的未知因素对混凝土中矿物掺合料的影响。笔者经过在十九局集团有限公司施工的五个梁场的高强高性能混凝土配合比试验中总结了同事和自己的经验提出了新的方法确定多元掺合料在高强高性能混凝土中的掺量，既节省了时间又减

3、少了工作量，方便快捷的将高强高性能混凝土中多元水泥基胶凝材料的掺量确定在最佳状态。一、组成混凝土的理论体系分析现代科学认为，混凝土的结构组成符合密实充填结构和细观层次的自紧密规程堆积体系理论，是一个以骨料为主体以水泥基胶凝材料为粘结体的连续级配的颗粒堆积体系。粗集料的间隙由细集料填充，细集料的间隙由水泥颗粒填充，而水泥颗粒之间的间隙则需要更细的颗粒来填充，单一以水泥作为胶凝材料的混凝土有水来填充，但混凝土拌合时引入的自由水在蒸发后留下的空隙是联通的不利于混凝土的耐久性。矿物掺合料的细度比水泥颗粒细，在混凝土中取代了部分水填充水泥的空隙，不但在减水方面取到了一

4、定的作用，还改善混凝土的孔结构，降低孔隙率并减少了最大孔径尺寸，并有效降低了联通的空隙数量，使混凝土形成更密实的连续级配的颗粒堆积体系。因抗冻要求需要引入的微气泡除外，这些气泡之间是不连通的对混凝土的耐久性等有利。二、多元矿物掺合料复合效应分析科学研究表明多元矿物掺合料掺入混凝土中的效应归结为：微集料效应、形态效应、火山灰效应、界面效应等，但不同的矿物掺合料在不同的效应形式下表现可能是正效应也可能是负效应。不同效应间相互作用相互叠加,而这主要取决于矿物掺合料的物理性态、化学组成等特征以及各种掺合料之间的适应性及掺量。如果掺合料物理性能、掺量比例控制得当，多元

5、复合矿物掺合料掺入混凝土中所表现出来的综合正效应才能得到最大程度的发挥，我们把这种多元矿物掺合料的之间相互作用、相互叠加效应称为多元复合矿物掺合料的复合效应。2.1微集料效应的复合在混凝土粉料中，水泥颗粒粒径最大，矿粉、粉煤灰次之。如果胶凝材料中的粉料经过适当比例的混合,就有可能形成混凝土中粉体材料良好的连续微级配。复合胶凝材料在水化过程中不同粒径的胶凝材料颗粒互相填充，减少了颗粒间的空隙，从而进一步减少了复合胶凝材料体系凝结硬化后的总孔隙率，这就有可能降低混凝土的渗透性。但掺合料掺量过多由于矿粉的颗粒比较细会使胶凝材料的总比表面积增加，同时增加混凝土的单位

6、用水量，还会影响早期强度和高强高性能的施工进度。混凝土抗氯离子扩散系数De、渗透高度比s与混凝土粉料的Rosin-Rammler分布均匀性系数n、空隙率p的相关性显著，而混凝土粉料的Rosin-Rammler分布均匀性系数n、空隙率p与混凝土抗压强度的相关性并不显著，原因可能在于在相关分析中并没有考虑多元复合胶凝材料的化学性质变化以及其在不同龄期的水化效果，仍有待研究。这说明均匀性系数和空隙率是从不同的角度来描述混凝土粉料的颗粒之间的相互填充效果，其物理意义是相似的。由此表明多元复合胶凝材料（水泥、矿粉、粉煤灰、）掺入混凝土中后在胶凝材料的水化、凝结、硬化过

7、程中产生的微集料效应，比单一以水泥为胶凝材料的微集料作用显著可表现为正效应。2.2形态效应的复合分析电子显微镜照片，发现水泥、矿粉多为不规则且表面粗糙的颗粒，粉煤灰为表面光滑的球状玻璃体颗粒。掺合料的颗粒形貌、细度、分布对其水化程度、水化深度及其硬化后的性能有不同程度的影响。由于矿粉颗粒不规则且表面粗糙，其掺入混凝土中会降低新拌混凝土的流动性、增加粘度，但混凝土拌合物的粘聚性和保水性很好；粉煤灰的光滑的玻璃体球状形态又起到了滚动、润滑作用，增加了混凝土拌合物的流动性，减少混凝土用水量和泵送阻力，再与高效减水剂配合使用使新拌混凝土得到最佳的流动度、粘聚性、保水

8、性。因此，多元胶凝材料的复合使用，可以起到形态互补的