貴州大學(xué)沙沖校區(qū)貴陽(yáng)55002推廣高性能混凝土若干思考及意義

1、55002）周靜推廣高性能混凝土De若干思考及意義1 摘要 混凝土技術(shù)可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)，耐久性差，資源逐漸枯竭，環(huán)境污染嚴(yán)重。綠色高性能化是混凝土可持續(xù)發(fā)展的必然方向，因其綜合性能優(yōu)越，特別是其耐久性、工作性、低成本、性價(jià)比提高等。綠色高性能化是指提高混凝土的綠色含量，提高混凝土的綜合性能，盡可能減少能源與原材料的消耗，大量摻入綠色高性能復(fù)合摻合料產(chǎn)生“組合疊加效應(yīng)”，高效減水劑的質(zhì)量提高，功能外加劑的復(fù)合使用等，在獲得各種優(yōu)良性能的同時(shí)，也保護(hù)了環(huán)境。2關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞：可持續(xù)發(fā)展；耐久性；三高水泥；復(fù)合摻合料；綠色高性能化。3前言 水泥混凝土是現(xiàn)代土木建筑工程中使用最廣泛的建筑材料。一

2、百多年來(lái)，混凝土的應(yīng)用技術(shù)經(jīng)歷了許多重要變革，不斷取得新的突破。經(jīng)過(guò)廣大科技人員長(zhǎng)期研究與實(shí)踐，普通混凝土在大幅度提高性能的基礎(chǔ)上發(fā)展為高性能混凝土，并成為混凝土技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的必然方向。4 任何新技術(shù)、新材料的發(fā)展，都需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的、反復(fù)的過(guò)程。在需要克服的諸多障礙中，首先是人們的觀念和認(rèn)識(shí)。21世紀(jì)，人類面臨著“人口膨脹、資源和能源短缺與環(huán)境惡化”三大問(wèn)題。 51、對(duì)高性能混凝土的認(rèn)識(shí) 高性能混凝土HPC（High Performance Concrete）的研究是當(dāng)今土木工程界最熱門的課題之一。1990年5月美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）與美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)（ACI）召開(kāi)會(huì)議，首先提出

3、高性能混凝土（HPC）這個(gè)名詞。自“高性能混凝土（HPC）”一詞提出以來(lái)，已近10多年歷史，但至今對(duì)它沒(méi)有統(tǒng)一的解釋或定義。以美國(guó)的P.K.Mehta和加拿大的P.C.Aitcin為代表的學(xué)者們認(rèn)為高性能混凝土應(yīng)該是高耐久性、高工作性，而不僅僅是高強(qiáng)度。除了強(qiáng)度之外，高耐久性還應(yīng)該包括高的體積穩(wěn)定性（收縮和徐變?。⒌蜐B透性和高工作性。16 綜合各國(guó)對(duì)高性能混凝土的要求，高性能混凝土具有高抗?jié)B性（高耐久性的關(guān)鍵性能）；高體積穩(wěn)定性（低干縮低徐變、低溫度變形和高彈性模量）；適當(dāng)?shù)母呖箟簭?qiáng)度；良好的施工性（高流動(dòng)性、高粘聚性、自密實(shí)性。）2 針對(duì)國(guó)內(nèi)一些人將HPC看做必須是HSC（高強(qiáng)度混凝土）的

4、說(shuō)法，已故中國(guó)工程院士吳中偉先生曾指出3：“建議將HPC的強(qiáng)度下限降低到C30左右，以不損及混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)（例如孔結(jié)構(gòu)、水化物結(jié)構(gòu)、界面區(qū)結(jié)構(gòu)等）為度，以保證其耐久性與體積穩(wěn)定性。許多大體積水工建筑、基礎(chǔ)等對(duì)強(qiáng)度要求不高，但對(duì)耐久性、工作性、均勻性、體積穩(wěn)定性、低水化熱等有很高要求，都必須采用HPC，日本明石大橋采用20MPa的HPC是很正確的。”可惜上述論點(diǎn)很少被引用和遵循。72、推廣高性能混凝土對(duì)水泥質(zhì)量的要求 2.1 在水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，以高細(xì)度、高強(qiáng)度等級(jí)、高早強(qiáng)為標(biāo)志的“三高水泥”成了近年來(lái)水泥質(zhì)量的發(fā)展主流。從目前水泥產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量現(xiàn)狀而言，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)高性能混凝土對(duì)耐久性的要求。

5、4 2.2 由于許多大、中型工程項(xiàng)目業(yè)主不合理地要求縮短工期，特別是某些政府投資的所謂“政績(jī)工程”更是過(guò)分追求工期短，而置混凝土工程技術(shù)性能、耐久性及質(zhì)量的客觀規(guī)律不顧。 8 2.3 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中及設(shè)計(jì)單位也直接地或間接地提倡混凝土工程的早強(qiáng)及高強(qiáng)度混凝土來(lái)滿足縮短工期的要求。 2.4 水泥生產(chǎn)企業(yè)為了適宜市場(chǎng)的需求，生產(chǎn)早強(qiáng)及高強(qiáng)度的水泥。但由于我國(guó)許多水泥廠生產(chǎn)設(shè)備、工藝的落后，質(zhì)量管理較差，質(zhì)量保證體系不健全。在水泥熟料礦物的生產(chǎn)過(guò)程中，由于在硅酸三鈣（C3S）生成的煅燒溫度過(guò)程中難以保證更多的C3S的含量。那么，水泥生產(chǎn)企業(yè)要想生產(chǎn)出快凝早強(qiáng)及較高強(qiáng)度等級(jí)的水泥，就只能靠提高鋁酸三鈣（C

6、3A）的含量和高細(xì)度的水泥來(lái)滿足。9 2.5 在水泥礦物組成中C3A需水量大，水化快，放熱集中，對(duì)外加劑吸附量最大，適應(yīng)性差，抗硫酸鹽侵蝕能力較弱。尤其是在低溫條件下燒成的孰料，析晶出來(lái)的C3A和C4AF含量高，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量大，與外加劑相容性差。4 2.6 因此，減少水泥熟料中間相C3A和C4AF總量是高性能水泥必須具備的主要特征。410 2.7 一些水泥粉磨站（配制廠）將從不同水泥廠采購(gòu)的孰料和不同電廠排放的粉煤灰分別混于一倉(cāng)，用于配制普通水泥；另一些發(fā)生水泥購(gòu)并的集團(tuán)企業(yè)，不同產(chǎn)地的熟料冠以同一牌號(hào)銷售，致使同一廠家同一牌號(hào)的水泥礦物組成差異懸殊，需水量和凝結(jié)時(shí)間令預(yù)拌混凝土企業(yè)無(wú)法

7、掌控。對(duì)利潤(rùn)追求的最大化及市場(chǎng)供求關(guān)系的改變，可以使少數(shù)水泥企業(yè)利令智昏地改變既定的質(zhì)量管理體系，這著實(shí)是一個(gè)令混凝土技術(shù)人員困惑不已的現(xiàn)實(shí)難題。411 2.8 水泥品質(zhì)的現(xiàn)狀已成為制約高性能混凝土產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的嚴(yán)重瓶頸?；旌喜牧系氖褂脩?yīng)改由水泥廠的“暗箱”操作為預(yù)拌混凝土企業(yè)的“陽(yáng)光”配制，即依據(jù)不同的使用功能，選擇適宜的功能型摻和料。4 2.9 水泥過(guò)高的細(xì)度對(duì)外加劑吸附量大，且在低水膠比條件下，易產(chǎn)生自收縮。以同種水泥不同的細(xì)度在一定的水灰比和外加劑用量下,凈漿流動(dòng)度隨水泥細(xì)度的增大而下降。配制高性能混凝土的水泥，應(yīng)具有連續(xù)的顆粒分布級(jí)配，使水泥粉體達(dá)到最佳堆積密度，用水量最低，與外加劑匹

8、配性強(qiáng)。因此，高性能混凝土用水泥的細(xì)度，應(yīng)以顆粒分布級(jí)配表征，取代目前的細(xì)度評(píng)價(jià)法。412案例1 中鐵某集團(tuán)公司在2004年承包的昆明市某立交橋工程中，該工程為昆明市政府抓的重點(diǎn)工程，工期要求緊。在2004年8月該立交橋某主跨梁板的施工過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的技術(shù)難題。設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)為：強(qiáng)度等級(jí)C60，坍落度指標(biāo)要求170200 mm，一次連續(xù)澆注混凝土量在300m3 左右。該C60混凝土由某預(yù)拌混凝土公司提供，運(yùn)至施工地點(diǎn)的時(shí)間約20分鐘。在這之前的施工過(guò)程中均正常。但是在2004年8月的某一天，突然出現(xiàn)該C60混凝土從攪拌站運(yùn)至施工地點(diǎn)時(shí)（10多分鐘時(shí)間），現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得坍落度指標(biāo)為7080 mm ，無(wú)

9、法施工。連續(xù)幾天均出現(xiàn)該問(wèn)題，預(yù)拌混凝土公司、施工承包企業(yè)及監(jiān)理單位的現(xiàn)場(chǎng)主要技術(shù)負(fù)責(zé)人從各方面分析原因，都未能解決問(wèn)題。因?yàn)?，該C60混凝土的配合比未作變化，水泥品種、強(qiáng)度等級(jí)及廠家相同，其他材料未變，已經(jīng)停工多天，昆明市政府也非常重視該問(wèn)題，要求迅速解決該技術(shù)難題。13 中鐵某集團(tuán)公司中心試驗(yàn)室的技術(shù)負(fù)責(zé)人陳工被立即派到施工現(xiàn)場(chǎng)，協(xié)助解決該技術(shù)難道，最初幾天，與預(yù)拌混凝土公司試驗(yàn)室的技術(shù)人員調(diào)整了幾套配合比方案實(shí)施，結(jié)果混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)還是從原來(lái)的170200mm坍落度損失至7080mm（10多分鐘時(shí)間），最后，中鐵某集團(tuán)公司中心試驗(yàn)室的技術(shù)負(fù)責(zé)人陳工感到問(wèn)題的關(guān)鍵肯定出在該批水泥的C3

10、A含量偏高引起的瞬凝現(xiàn)象。他大膽提議在原配合比的基礎(chǔ)上，只將用水量增加5%，當(dāng)時(shí)監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人還有不同的意見(jiàn)，最后事實(shí)證明按陳工的建議實(shí)施果然解決了該技術(shù)難題。（注：中鐵某集團(tuán)公司在陜西省承包的多個(gè)大型項(xiàng)目中，使用秦嶺水泥集團(tuán)的水泥也多次出現(xiàn)C3A 含量高而導(dǎo)致的施工技術(shù)難題，例如黃河大橋工程等）14案例分析 A、水泥發(fā)生瞬凝現(xiàn)象，這是由于鋁酸三鈣在溶液中電離出三價(jià)離子（Al3+），它與硅酸鈣凝膠的電荷相反，促使膠體凝聚。 B、瞬凝俗稱急凝，是不正常的凝結(jié)現(xiàn)象。其特征是：水泥和水后，水泥漿很快凝結(jié)成為一種很粗糙、非塑性的混合物，并放出大量的熱量。它主要是由于熟料中C3A含量高，水泥中未

11、摻石膏或石膏摻量不足引起的。 C、雖然該批水泥的廠家、品種及強(qiáng)度等級(jí)未變，但是可以肯定該批水泥中熟料的礦物組成可能有了較大的變化，尤其是在低溫條件下燒成的熟料，析晶出來(lái)的C3A和C4AF含量高，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量大，與外加劑相容性差，所以，也有可能導(dǎo)致這種瞬凝現(xiàn)象。15 D、如果使用的是PO42.5級(jí)水泥，眾所周知，普通水泥按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥（GB175-1999）的規(guī)定：凡由硅酸鹽水泥熟料，6%15%混合材料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱普通水泥），代號(hào)PO。 摻活性混合材料時(shí)，不得超過(guò)15%,其中允許用不超過(guò)5%的窯灰或不超過(guò)10%的非活性

12、混合材料來(lái)代替。 由此我們可以看出：摻什么樣的活性混凝材料（?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料、粉煤灰）？摻量是多少？以及摻什么樣的非活性混合材料及摻量？這批水泥與原來(lái)供應(yīng)的水泥是否差異較大，也有可能導(dǎo)致與外加劑相容性差而出現(xiàn)該技術(shù)難題。 E、高細(xì)度水泥導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較大、凝結(jié)時(shí)間過(guò)快也會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的問(wèn)題。16注意事項(xiàng)及措施 A、對(duì)于配制高強(qiáng)度混凝土及高性能混凝土，按照各項(xiàng)技術(shù)性能選定原材料后，通過(guò)試驗(yàn)室試配成功得出正確的試驗(yàn)室配合比后，必須立即搞清楚該批水泥中熟料的礦物組成含量；特別是C3A和C4AF含量；水泥的細(xì)度指標(biāo)；石膏摻量；摻什么混合材料及摻量等。 B、條件允許的情況下，對(duì)同廠家，同品

13、種、同強(qiáng)度等級(jí)，但不同批量（不同窯次）生產(chǎn)的水泥做對(duì)比試驗(yàn)，得出C3A和C4AF含量在什么范圍內(nèi)以及水泥細(xì)度的最佳指標(biāo)，石膏摻量，最適宜的混合材料及摻量等，對(duì)所選定的其他原材料和外加劑以及預(yù)拌混凝土公司摻入的復(fù)合摻合料的相容性較好。 C、必須用合同的法律約束力來(lái)要求水泥供應(yīng)商（廠家）保證水泥同品種、同強(qiáng)度等級(jí)中的熟料礦物組成含量的控制要求，特別是C3A和C4AF的含量要求；水泥細(xì)度的最佳指標(biāo)及控制要求；石膏摻量的控制要求；水泥廠摻什么混合材料及摻量的控制要求。173、推廣高性能混凝土對(duì)砂、石骨料的 質(zhì)量要求 3.1 20多年前，我國(guó)已故混凝土專家蔡正泳曾說(shuō)，中國(guó)混凝土質(zhì)量不如西方的主要原因是砂

14、石的質(zhì)量差。以石子為例，高質(zhì)量的石子為大體等徑粒形，級(jí)配良好，空隙率不超過(guò)40%。而我國(guó)20多年前砂石的空隙率一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)40%，現(xiàn)今北京和深圳最好的砂石空隙率也超過(guò)45%，大多接近或超過(guò)50%。我國(guó)制訂有混凝土用砂石國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但是骨料的生產(chǎn)商、應(yīng)用商幾乎都不理解不執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)形同無(wú)物。絕大多數(shù)采石場(chǎng)仍使用成本低廉的顎式破碎機(jī)，材質(zhì)越硬（強(qiáng)度高）的石料，破碎后針片狀顆粒越多。518 3.2 追求石子的高強(qiáng)度也是一個(gè)錯(cuò)誤的觀念。其實(shí)粒形比強(qiáng)度重要。構(gòu)件受力后，材質(zhì)強(qiáng)度高的針狀和片狀顆粒會(huì)因應(yīng)力集中、承受過(guò)大的彎曲應(yīng)力而提前斷裂，從而降低混凝土的強(qiáng)度；還會(huì)因顆粒粒形遠(yuǎn)離等徑狀，比表面積大，需水量就

15、大，從而影響混凝土的施工性能。表1用相同配合比，分別以兩種石子配制C60混凝土，測(cè)定其坍落度和28d抗壓強(qiáng)度。5 3.3、提高砂石質(zhì)量，必須從嚴(yán)格執(zhí)行砂石標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始。為生產(chǎn)出合格的以至優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，現(xiàn)有生產(chǎn)方式必須改造。采取先進(jìn)的破碎設(shè)備如反擊式破碎機(jī)，還可采取不同類型破碎機(jī)分級(jí)破碎的方式，以改善石子粒形與級(jí)配。5石子編號(hào)石子特征混凝土28d抗壓強(qiáng)度/MPa坍落度/mm1強(qiáng)度低，粒形好71.31952強(qiáng)度高，粒形差68.8148 表1石子對(duì)混凝土性質(zhì)的影響194、推廣高性能混凝土對(duì)化學(xué)外加劑的要求 4.1、混凝土化學(xué)外加劑的使用是混凝土技術(shù)的重大突破?；瘜W(xué)外加劑摻量雖然很小，但能顯著改善混凝土的某

16、些性能，如提高強(qiáng)度，改善和易性，提高耐久性及節(jié)約水泥等。由于應(yīng)用化學(xué)外加劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著，在混凝土中作為第五組分已廣泛使用。目前，在配制高性能混凝土?xí)r較多選用價(jià)格適宜的萘系高效減水劑，對(duì)性能優(yōu)異的聚羧酸高性能減水劑 ，雖然配制的高性能混凝土可見(jiàn)成本較高，但由于強(qiáng)度、耐久性能的進(jìn)一步提高，其潛在的綜合經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)是最佳的。420 4.2、萘系減水劑的適宜摻量為水泥質(zhì)量的0.5%1.0%，減水率為15%25%，混凝土28d強(qiáng)度提高20%以上。在保持混凝土強(qiáng)度和坍落度相近時(shí)，則可節(jié)省水泥用量10%20%。摻用萘系減水劑后，混凝土的其他力學(xué)性能及抗?jié)B性、耐久性等均有所改善。且對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用。6 4

17、.3、CABR聚羧酸系高性能減水劑 摻量：0.5%1.5%； 減水率：25%40%； 抗壓強(qiáng)度比：1d280%，3d260%，7d220%，28d140%； 28d收縮率比：98%； 甲醛含量：0.00046%； 氯離子含量：0 堿含量：0.2 (注:中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京中科邁地建材科技有限公司)721 4.4、“混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)”是判定外加劑產(chǎn)品是否合格的依據(jù)，而“混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范”是對(duì)外加劑混凝土工程施工中應(yīng)用技術(shù)的明確規(guī)定。由于某些原因,現(xiàn)行的“混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)”及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與“混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范”之間某些關(guān)聯(lián)性存在的問(wèn)題是突出的。7 4.5、建議有必要在對(duì)混凝土外加劑

18、應(yīng)用技術(shù)規(guī)范修訂中，制訂出限制外加劑中甲醛含量的具體指標(biāo)，特別是對(duì)人民群眾健康有重大影響和危害的諸如：辦公、住宅工程及大中型公共建筑工程中，限制或嚴(yán)禁使用含有甲醛、萘等有害物質(zhì)的外加劑，有必要的話，還可將其作為強(qiáng)制性條文加以規(guī)定。其目的是積極提倡使用在化學(xué)合成生產(chǎn)外加劑過(guò)程中，包括長(zhǎng)期使用過(guò)程中無(wú)甲醛、無(wú)萘和無(wú)其它任何有害原材料的屬于真正意義上的環(huán)保型新產(chǎn)品，新技術(shù)，逐步地淘汰那些傳統(tǒng)的，對(duì)人體健康有危害和造成污染環(huán)境的外加劑產(chǎn)品。7225、推廣高性能混凝土對(duì)復(fù)合摻合料的要求 5.1 大量摻入綠色高性能復(fù)合摻合料產(chǎn)生“組合疊加效應(yīng)”的技術(shù)路線已成熟. 5.2 利用粉煤灰、超細(xì)礦渣粉自身的形貌效

19、應(yīng)、微填充效應(yīng)、分散效應(yīng)、復(fù)合高效減水劑的作用，配制工作性好、早期強(qiáng)度影響不大，后期強(qiáng)高發(fā)展良好、結(jié)構(gòu)致密、耐久性好的高性能混凝土是非常好的技術(shù)路線。823 5.3 混凝土可持續(xù)發(fā)展的出路就是在現(xiàn)代混凝土科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，大量利用優(yōu)質(zhì)的工業(yè)副產(chǎn)品和廢棄物，盡可能減少自然資源和能源的消耗，減少環(huán)境污染。 5.4 貴陽(yáng)國(guó)華天成磷業(yè)有限公司與清華大學(xué)合作研究超細(xì)磷礦渣粉在混凝土中的應(yīng)用課題取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果：可取代40%50%的水泥，泵送性好，水膠比小，堿骨料反應(yīng)降低，后期強(qiáng)度發(fā)展良好，結(jié)構(gòu)致密、耐久性好，該超細(xì)微體在貴陽(yáng)市的恒建、創(chuàng)立、中鐵八局等預(yù)拌混凝土公司試驗(yàn)配制C60、C70、C80

20、等高性能混凝土過(guò)程中取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。24 5.5 至今還有些業(yè)主和監(jiān)理單位對(duì)粉煤灰、礦渣等在混凝土中的應(yīng)用持不同的意見(jiàn)，因此，在需要克服的諸多障礙中，首先是人們的觀念和認(rèn)識(shí)。 5.6、目前水泥強(qiáng)度等級(jí)的逐漸提高，反而使低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土配制困難，往往導(dǎo)致混凝土拌合物泌水、離析嚴(yán)重；而大摻量粉煤灰（HVFA）混凝土特別適合配制低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。525案例2 表2大雁32.5P.O水泥C30混凝土配合比變化9配比序號(hào)年分生產(chǎn)配合比/(kg/m3)C:F:S:G:W:AF/(C+F)/%砂率/%水膠比水灰比年平均抗壓強(qiáng)度/MPa3d28d12000385:70:610:1063:200:

21、5.4615.436.50.4480.52919.339.122001/2002365:90:640:1038:195:5.4619.838.10.4370.54517.8/18.036.3/38.132003292:138:665:1086:170:6.4532.138.00.4060.59819.840.726 從表2生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出，大摻量粉煤灰混凝土，粉煤灰摻量由15.4%提高至32.1%，顯然水泥減少了93kg/m3，混凝土的3d、28d強(qiáng)度并不降低。這是因?yàn)橛盟拷档停p少了30kg/m3），水膠比減小，混凝土大孔數(shù)量和總孔隙率都相對(duì)減少，密實(shí)度提高。水膠比減小的同時(shí)，水灰比卻增大

22、了，水泥水化更充分。水化產(chǎn)物容易堵塞連通孔道并細(xì)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，因而混凝土容易實(shí)現(xiàn)高抗?jié)B。試驗(yàn)和抽樣的抗?jié)B等級(jí)全部達(dá)到P30級(jí)以上。27 5.7、磨細(xì)礦渣微粉磨到一定細(xì)度（比表面積），才能充分參與水化反應(yīng)提高活性。礦粉細(xì)度大小直接影響礦粉的增強(qiáng)效果，原則上礦粉細(xì)度越大則效果越好，但要求過(guò)細(xì)則粉磨困難，成本大幅度增加。綜合考慮礦粉的細(xì)度以400m2/kg600m2/kg為佳。10 5.8、超細(xì)礦粉對(duì)混凝土抗?jié)B性的改變主要取決于它的兩個(gè)綜合效應(yīng)：一是火山灰效應(yīng)，二是微集料效應(yīng)。10 5.9、礦渣和I級(jí)粉煤灰復(fù)合摻加，兩種材料的火山灰效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)相互疊加，形成“工作性能互補(bǔ)效應(yīng)”和“強(qiáng)

23、度互補(bǔ)效應(yīng)”，使混凝土具有良好的抗?jié)B性和可泵性。1028 5.10、大型立磨礦渣粉生產(chǎn)線生產(chǎn)的礦渣粉細(xì)度均控制在400m2/kg500m2/kg的范圍內(nèi).由于其先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，礦渣粉的細(xì)度非常穩(wěn)定。而球磨礦粉的細(xì)度較難達(dá)到400m2/kg以上，如果通過(guò)延長(zhǎng)磨細(xì)時(shí)間，勉強(qiáng)達(dá)到400m2/kg以上，也難以長(zhǎng)期穩(wěn)定。一旦礦粉細(xì)度大幅度降低，會(huì)給混凝土帶來(lái)很多問(wèn)題，如：粘聚性下降，出現(xiàn)離析和泌水；凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)；早期強(qiáng)度降低，甚至28d強(qiáng)度也會(huì)不同程度降低等。因此，在使用球磨礦粉時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)，嚴(yán)格控制礦粉的細(xì)度。10 5.11、注意礦粉的摻量：?jiǎn)螕降V粉時(shí)，以30%40%為宜。大體積混凝土可增至50%以上

24、，以達(dá)到明顯降低水化熱的目的。復(fù)摻時(shí)，總?cè)〈坎灰顺^(guò)50%。粉煤灰控制在20%以內(nèi)，礦粉控制在30%以內(nèi)。盡管在試配時(shí)，礦粉摻量在70%以內(nèi)對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不大，但過(guò)大的摻量在實(shí)際應(yīng)用中卻存在很多問(wèn)題。一是混凝土凝結(jié)時(shí)間問(wèn)題。另一個(gè)是混凝土粘聚性，隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高，混凝土的粘聚性不斷增加，這樣就會(huì)給配制混凝土帶來(lái)一定的困難。1029 5.12、復(fù)摻時(shí)，針對(duì)不同等級(jí)粉煤灰，選擇合適的復(fù)合比例。礦渣粉在商品混凝土攪拌站使用時(shí)，常與粉煤灰復(fù)合使用。這是因?yàn)榉勖夯冶鹊V粉更為廉價(jià)，單摻礦粉對(duì)混凝土成本不利。雖然單摻粉煤灰可以大幅度降低成本，但摻量受到較大限制；另外，礦粉和粉煤灰復(fù)配時(shí)能充分利用二

25、者的“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”，改善混凝土性能。礦渣粉與級(jí)粉煤灰復(fù)合：礦粉與級(jí)粉煤灰復(fù)合使用時(shí)，粉煤灰的取代量控制在15%以內(nèi)，礦粉宜控制在30%以內(nèi)。礦渣粉與I級(jí)粉煤灰復(fù)合：礦粉與I級(jí)粉煤灰復(fù)合使用應(yīng)是最佳組合。粉煤灰可控制在20%以內(nèi)，礦粉可以控制在40%以內(nèi)，它們之間的比例可以根據(jù)不同強(qiáng)度等級(jí)，不同技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)整。10 5.13、注意礦粉（或礦粉和粉煤灰復(fù)摻）混凝土的養(yǎng)護(hù)：當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度適宜、濕度較大時(shí),混凝土中水分蒸發(fā)少，水化充分，孔隙率及孔隙平均尺寸減小，同時(shí)由于水化產(chǎn)物阻隔了水分通道，使得開(kāi)口孔隙數(shù)量減少，可發(fā)揮“儲(chǔ)備”作用的閉合孔數(shù)量增加，因此，建立良好的養(yǎng)護(hù)制度有利于混凝土的抗凍性能和抗?jié)B性能

26、。在礦粉或礦粉和粉煤灰復(fù)合摻加的情況下，更需要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，只有充分養(yǎng)護(hù)才能發(fā)揮摻合料的作用。1030案例3 例如清華大學(xué)、深圳港創(chuàng)建材公司和深圳地鐵公司合作澆筑了一個(gè)足尺的深圳地鐵區(qū)間段混凝土模型，所用膠凝材料總量中水泥只有180kg/m3其余有180 kg/m3粉煤灰和80 kg/m3的礦渣粉?，F(xiàn)場(chǎng)留樣檢測(cè)28d混凝土抗壓強(qiáng)度均超過(guò)50MPa。該混凝土中礦物摻合料約占膠凝材料的60%5 316、提高混凝土耐久性是混凝土業(yè) 可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要 6.1、混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性已成為困擾當(dāng)今世界各國(guó)的普遍問(wèn)題。1991年提交美國(guó)國(guó)會(huì)的報(bào)告國(guó)家公路和橋梁現(xiàn)狀中指出，美國(guó)現(xiàn)存的全部混凝土工程價(jià)值約6萬(wàn)億美

27、元，而每年用于維修的費(fèi)用高達(dá)300億美元。英國(guó)1980年的建筑維修費(fèi)用占建筑總費(fèi)用的2/3。許多發(fā)達(dá)國(guó)家每年用于建筑維修的費(fèi)用超過(guò)新建的費(fèi)用。我國(guó)目前也開(kāi)始進(jìn)入需要大規(guī)模修補(bǔ)或更換已建混凝土結(jié)構(gòu)的時(shí)期。混凝土結(jié)構(gòu)的提前劣化必然造成大量建筑垃圾和對(duì)混凝土原材料的大量需求與浪費(fèi)。532 6.2、隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，對(duì)混凝土的耐久性越來(lái)越重視，而配制耐久性混凝土的途徑之一就是摻加包括礦粉在內(nèi)的礦物摻合料。大型立磨礦渣技術(shù)在我國(guó)的快速發(fā)展，使大量細(xì)度在400m2/kg500m2/kg的礦粉得到廣泛應(yīng)用。礦粉的大量應(yīng)用，改變以往僅以粉煤灰為主要摻合料的局面。對(duì)于商品混凝土帶來(lái)了很大的方便，隨著礦粉研究

28、和應(yīng)用的不斷深入，混凝土質(zhì)量會(huì)逐步改善。同時(shí)，礦粉的應(yīng)用，可以克服僅摻粉煤灰時(shí)取代水泥量有限的弱點(diǎn)，可以進(jìn)一步降低水泥用量，不僅可以改善混凝土耐久性，同時(shí)降低混凝土成本，節(jié)約能源，改善環(huán)境。10337、高性能混凝土經(jīng)濟(jì)效益分析 HPC工作性好，耐久性好，其成本與同級(jí)高強(qiáng)混凝土相比如何？這是需關(guān)心的另一問(wèn)題?，F(xiàn)僅對(duì)二者膠凝材料和外加劑成本做如下比較，見(jiàn)表3。11表3 HSC與HPC經(jīng)濟(jì)比較等級(jí)普通高強(qiáng)混凝土高性能混凝土差價(jià)水泥成本外加劑小計(jì)水泥成本微集料外加劑小計(jì)C50510178.551.0229.5350122.52451.0197.532.0C55C60550192.568.75261.2

29、5380135.42463.622338.25C65C70680210903004001403082.5252.547.5C75C80550192.5199391.540014010686.7332.758.834案例4表4沈陽(yáng)大西電業(yè)園高強(qiáng)高性能混凝土經(jīng)濟(jì)效益分析12 內(nèi)容等級(jí)柱斷面mm2截面積m2混凝土量m3備注原設(shè)計(jì)C60120012001.44289372根柱，每根柱總高27.9米實(shí)際應(yīng)用C809509500.901808 （1） 減小裝修面積2009m2(按地上2/3、地下1/3)可省裝修費(fèi)140.6萬(wàn)元; （2）增加使用面積250m2，按4500元/m2，可增加收益2504500=

30、112.5萬(wàn)元； （3） 底層車庫(kù)由于柱徑小，柱網(wǎng)軸線間距大，每個(gè)柱間停放小汽車可由2輛改為停放3輛，多出16個(gè)車位。帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益2016=320萬(wàn)元。總計(jì)573.1萬(wàn)元。358、大力開(kāi)展綠色高性能混凝土的研究和應(yīng)用 高性能混凝土具有普通混凝土無(wú)法比擬的優(yōu)良性能，對(duì)混凝土的發(fā)展將起重要作用，許多學(xué)者將其稱為混凝土的又一次革命，是21世紀(jì)的混凝土。如果將高性能混凝土與環(huán)境保護(hù)、生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展結(jié)合起來(lái)考慮，加入更多的綠色成分，則成為綠色高性能混凝土。為使混凝土及其制品能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，而不制約經(jīng)濟(jì)快速、健康地發(fā)展，必須堅(jiān)持走可持續(xù)化并能與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的集約化道路。目前，許多學(xué)者就如何發(fā)展

31、高性能混凝土及綠色高性能混凝土，從混凝土原材料選擇、配比設(shè)計(jì)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)程、政策法律、技術(shù)進(jìn)步、研究方法、設(shè)備改造、宣傳指導(dǎo)等方面，提出了許多中肯的意見(jiàn)和建議。1 綜上所述，無(wú)論是從事高性能混凝土及綠色高性能混凝土的研究工作者、應(yīng)用者（工程設(shè)計(jì)、施工企業(yè)、商品混凝土企業(yè)等），政府職能部門以及從事土木工程專業(yè)的教師們，乃至全社會(huì)都應(yīng)該重視綠色高性能混凝土的研究及推廣應(yīng)用。369、反思中的認(rèn)識(shí)發(fā)展觀 9.1、以耐久性為標(biāo)志的高性能混凝土概念引入我國(guó)，賦予了現(xiàn)代混凝土技術(shù)除滿足高強(qiáng)度、流態(tài)化之外新的技術(shù)內(nèi)涵。4 9.2、提高混凝土耐久性是混凝土業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要。 9.3、長(zhǎng)期以來(lái)，水泥和混凝土分屬建材、建工兩大系統(tǒng)，歷史形成的條塊分割格局，不利于高性能混凝土產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。研究及生產(chǎn)適應(yīng)高性能混凝土及綠色高性能混凝土的高質(zhì)量水泥等系列產(chǎn)品。437 9.4、我國(guó)水泥工業(yè)的高速呈指數(shù)增長(zhǎng)，加速了原材料資源的極大消耗，原材料資源逐漸枯竭。據(jù)有關(guān)部門調(diào)查，我國(guó)能生產(chǎn)水泥的石灰石貯量?jī)H500億噸，可采量50%，僅夠水泥工業(yè)生產(chǎn)使用40年至50年。13 9.5、生產(chǎn)水泥的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題：我國(guó)排放CO2約7億