现代混凝土对水泥的技术要求

四川鑫统领建材科技有限公司BuildingMaterialsIndustry张大康用技术用技术用技术应AppliedTechnology现代混凝土对水泥的技术要求2012-11-19成都四川鑫统领建材科技有限公司2/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology现代混凝土有哪些基本特征？现代混凝土到底需要什么样的水泥？顾客如何引导水泥厂生产出符合现代混凝土要求的水泥？四川鑫统领建材科技有限公司3/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology目录前言1现代混凝土的概念2水泥性能与混凝土性能的关系3优质水泥的基本特征4水泥采购的技术协议5四川鑫统领建材科技有限公司4/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology“最近水泥强度偏低”。“你们怎么搞的，外加剂用量又加大了”。“你们水泥的C3A怎么这么高哇？”“多高？”“12%”“……”“赶紧过来一下，混凝土又开裂了”我们究竟需要水泥的早期强度达到多少？水泥的各种性能之间究竟有怎样的关系？符合现代混凝土要求的水泥具有哪些特点？1前言四川鑫统领建材科技有限公司5/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology现代混凝土与早期的混凝土现代混凝土不再是一种简单的水泥、水和骨料的混合物，而通常含有越来越多使混凝土具备特定品质的矿物组分，以及使其具有特定功能的化学外加剂。P.-C.Aïtcin:Cementsofyesterdayandtoday:Concreteoftomorrow.CementandConcreteResearch.Sept2000.2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司6/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology混凝土外加剂的发展历程1885氯化钙（专利）1925水密性外加剂1930铝粉1932萘磺酸甲醛缩合物1938引气剂1938早强剂与缓凝剂1939木质磺酸盐1950消泡剂1955冰点降低剂1960密胺树脂1993聚丙烯酸1997聚羧酸脂2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司7/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology早期混凝土的特征早期混凝土——组分少（仅有粗细骨料、水泥和水）早期混凝土的设计——大量工程实践经验的总结——符合工程实际的需要混凝土设计——基本组分的比例覃维祖现代混凝土的设计理念与工程实践土木工程学会外加剂委员会年会2004年2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司8/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology现代混凝土的特征1）组分明显增多2）水灰比（水胶比）变化范围可以很大3）拌合物的工作度变化范围可能很大4）不同组分对水胶比、工作度的影响各异5）使用减水剂使现代混凝土设计面临极大的挑战覃维祖现代混凝土的设计理念与工程实践土木工程学会外加剂委员会年会2004年2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司9/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology现代混凝土与早期混凝土的分野高效减水剂的使用使我们再也不需要使用高C3S和C3A、粉磨细度大的水泥去制备混凝土，而只需要低水灰比或者水胶比。根据Neville引用的Feret和Abrams提出的水灰比定则，众所周知，不是混凝土的水泥用量，而是其所用水灰比影响混凝土的强度与耐久性。P.-C.Aïtcin:Cementsofyesterdayandtoday:Concreteoftomorrow.CementandConcreteResearch.Sept2000.2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司10/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology抗压强度水灰比振捣插捣充分捣实的混凝土没有充分捣实的混凝土四川鑫统领建材科技有限公司11/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology高性能混凝土（HPC）超高性能混凝土（UHPC）1990年5月，在美国马里兰州Gaithers-burg城由NIST和ACI主办了第一次关于HPC的国际研讨会，会议首次提出关于高性能混凝土的定义：高性能混凝土——具备需要的性能和匀质性的混凝土。按常规靠采用传统的组分材料、普通的搅拌、浇注与养护操作，是不可能得到这种混凝土的。2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司12/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology高性能混凝土为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，是以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途的要求，对下列性能有重点的加以保证：耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。——吴中伟高性能混凝土的定义2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司13/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology当然我们已经知道如何在工业生产水平制得150MPa的混凝土。在这一强度水平，粗骨料已成为混凝土中最薄弱的环节，再要提高抗压强度，就需要剔除粗骨料，以获得强度达200MPa的活性粉末混凝土；只要将活性粉末混凝土浇注在薄壁钢管里，使其受限，则抗压强度就能继续提高到375MPa；而当细砂也被金属粉末所替代，混凝土强度还能进一步提高到800MPa。……1000MPa的活性粉末混凝土已不再是空想了。P.-C.Aïtcin:Cementsofyesterdayandtoday:Concreteoftomorrow.CementandConcreteResearch.Sept2000.2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司14/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology现代混凝土技术的核心通过改善骨料的品质与级配以减小空隙率，掺加高效减水剂和矿物掺合料降低水胶比和用水量，可以获得性能优异而且经济，满足不同工程要求的混凝土。2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司15/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology一些屹立了2000年之久的无筋混凝土结构，例如用缓慢硬化的火山灰-石灰水泥建造的古罗马万神殿和欧洲的几条输水故道仍然完好；同时20世纪用波特兰水泥建造的钢筋混凝土结构则迅速地劣化。当暴露在侵蚀环境，例如除冰盐和海水中，桥面板、停车场、海底隧道和其他海工结构在不到20年时间就出现严重的耐久性问题。P.K.MehtaandR.W.Burrows.BuildingDurableStructuresinThe21stCentury.ConcreteInternational.March,2001.混凝土技术面临的问题与挑战2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司16/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司17/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司18/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology1996年，如Krauss和Rogalla所报道，对北美（美国和加拿大）20万座新建造的桥梁进行调查的结果显示：其中10万座以上的混凝土桥面板在施工后很快出现横向裂缝。作者将其主要归因为温度收缩。通常裂缝是穿透的，沿桥的纵向间隔为1~3m。作者的结论是：在不利的条件下裂缝发展，降低了混凝土抗渗透性，加速了钢筋锈蚀和混凝土劣化。看来混凝土桥面板劣化在70年代中期加剧的问题，很可能是由于AASHTO限定采用高强混凝土的缘故，而80年代后在公路建设中采用高早强的高性能混凝土并没有解决这些问题。RichardW.Burrows.BuildingDurableStructuresinThe21stCentury.CI.Mar,2001混凝土结构的耐久性2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司19/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology1997年德州的HPC桥面板示范工程——LouettaOverpass，比采用NPC的相邻车道开裂得更厉害；在丹佛，尚未施工完的高强混凝土第23街高架桥就出现开裂。开裂的原因是由于使用高水泥用量（w/c=0.31）和水化快的Ⅱ型水泥（细度为391m2/kg；C3A+C3S含量为72%，是北美大约200个Ⅱ型水泥中最高的），使温度收缩和自身收缩非常大。掺用了众所周知使混凝土自身收缩显著增大的硅粉，是这种混凝土开裂进一步加剧的原因。普通混凝土中，50个微应变的自身收缩可以忽略，而高强混凝土的自身收缩可达几百个微应变，与干缩一样大。RichardW.Burrows.BuildingDurableStructuresinThe21stCentury.CI.Mar,20012现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司20/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology在德克萨斯，一座高性能示范桥——Louetta桥现浇的混凝土桥面板开裂了。64MPa混凝土的南车道比34MPa混凝土的北车道裂缝多。笔者相信如果用21MPa的混凝土就不会开裂。RichardW.Burrows.BuildingDurableStructuresinThe21stCentury.CI.Mar,20012现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司21/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology已岿然屹立75年的钱塘江大桥2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司22/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology2现代混凝土的概念运行14年的钱塘江三桥四川鑫统领建材科技有限公司23/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology混凝土用水量与耐久性•从耐久性观点出发，直接控制拌合物最大允许用水量是很必要的。•因为不是水胶比，而是用水量对控制开裂更为重要。减小了用水量，在保持强度相同的条件下，可随之相应降低水泥用量，从而减小混凝土的温度收缩、自身收缩和干缩。所以为了获得耐久性，选择混凝土配合比的标准也必须进行一次重大的变革。注意在强调从w/cm-强度关系转变到用水量-耐久性关系过程，需要比现在惯用的建设实践更密切得多地关注骨料级配。应用良好的骨料级配可以大幅度地降低用水量，进一步降低可以通过使用中效或高效减水剂，大掺量粉煤灰或矿渣胶凝材料，以及粗磨硅酸盐水泥来达到。P.K.Mehta.,BuildingDurableStructuresinThe21stCentury.ConcreteInternational.March,2001.2现代混凝土的概念四川鑫统领建材科技有限公司24/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology3混凝土性能与水泥性能的关系水泥是混凝土的主要原料，混凝土的许多性能主要是由水泥性能决定的。确定优质水泥的性能特征和质量目标必须建立在对二者相互关系的了解之上。由于混凝土性能与影响因素的非线性特征，和影响因素众多而又错综复杂的特点，准确确定水泥性能与混凝土性能的相关关系是困难的。四川鑫统领建材科技有限公司25/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology尽管如此，鉴于它们的关系对生产优质水泥十分重要，进行这方面的探索无法回避。总结已有研究成果和实际生产经验，归纳了显著影响混凝土性能的水泥性能指标见表1。在讨论二者相关性的时候，假设固定混凝土的所有其他条件，仅比较不同水泥一项影响因素。3混凝土性能与水泥性能的关系四川鑫统领建材科技有限公司26/58用技术用技术用技术应AppliedTechnology3混凝土性能与水泥性能的关系熟料C3A含量及活性；碱含量；水泥比面积；粒度分布；石膏形态与掺量；混合材料种类、质量、数量和粒度分布；夏季出厂水泥温度。同1保坍性2入磨熟料温度；水泥磨冷却措施；选粉机通风方式、风量。★★★夏季出厂水泥温度★★★标准稠度用水量粒度分布；颗粒形貌；细度；碱含量；熟料矿物组成；熟料煅烧氧化还原气氛；C3A含量；石膏的形态与掺量；混合材料的质量、掺量和粒度分布。★★胶砂流动度熟料