微矿粉高性能混凝土的性能及其应用

ＪＩＡＮ　ＺＨＵ　ＧＯＮＧ　微矿粉高性能混凝土的性能及其应用　文。刘踽（哈尔滨长城建筑有限公司哈尔滨）　摘要：以微矿粉为主要研究对象，通过　机制碎石；外加剂：ＣＨ　Ｃ—ｌ高效泵送剂。　的。　对基本技术指标的分析研究，提出用微矿　（二）掺微矿粉高性能混凝土配合　由于微矿粉高性能混凝土的高抗渗　粉替代混凝土的主要原料，实现节能降耗。　比及其性能（参见　表２．表３）　性，而且微矿粉还具有较强的吸附Ｃ能　关键词：微矿粉高性能混凝土；性能；　力，因此能有效地阻止Ｃ渗透或扩散进入　应用　编号　强度§镢　置焕率（射　混凝±目　台此（船，　）　混凝土，提高混凝土抗Ｃ渗透能力，使微　我国著名的混凝土水泥专家、工程院　水泥　矿粉　砂子ｌ石子ｌ　啪剂Ｉ水　Ｔ豁　ｅ３ｅ　ｌ　ｅ　辨０　０　７∞ｌ｛娓０　ｌ　｛　７　【｛　矿粉高性能混凝土比普通混凝土在有Ｃ　院士、已故的吴中伟先生曾提出“绿色混　ｃ辩　ｌ钾　７３０　｛辑　７３０　ｆ｛【豫０　ｆｔ０　ｆ｛　环境中十分显著地提高了护筋性。　凝土”概念。所谓绿色既是在混凝土材料　礴３　Ｃ５０　Ｉ＿蟑　｛９ｅ　２鲫　０　ｌ｛０鼬Ｉ　９　Ｉ｛了５　中尽可能多的用其他材料来替代水泥，生　薯辩　Ｃ３０　ｌ鲫　｛５ｅ　Ｎ８　７３０　ｌ｛　ｌ　８∞ｌ｛　混凝土的抗硫酸盐侵蚀主要取决于混　Ｔ０５　Ｃ∞　７０　２两　７∞　孵８　ｆ　７＃　聪　土的抗渗性和水泥胶凝材料中Ａ矿物相含　产出性能更好、能耗更低、环境污染更小　量和碱度，而微矿粉高性能混凝土材料中　的新型混凝土。微矿粉高性能混凝土就是　表２　掺微矿粉高性能混凝土配合比　的Ａ矿物相与碱度均较低，且又具有高抗　这样一种绿色高性能混凝土，它利用工业　废渣一粒化高炉矿渣，经粉磨至一定细　ｌｌ　试验编号　凝结时间叁：初凝　终凝　辫嘲　初始坍　强ｆ保留　ｉ≠萄　辫ｌ　值《　ｗ｛　　到设计强嚏ｆ　７　ｆ　Ｒ鹞Ｉ踟　　等级《鲻　性。因此，微矿粉高性能混凝土的抗硫酸　侵蚀性能十分显著地得到了提高。　度，可大量替代水泥（通常可达水泥用量　下秘　６：３５　孕：辨　ｚ８５　｛§。　艟ｌ镪ｌ　２３ｌ｛训　由于微矿粉在混凝土的密实性提高　的３　０～７０％），同时又可极大地改善混凝土　下啦　ｔ０　｛０：澄｝　２｛嚣　２瓣　稚Ｊ　８２　３ｑ　Ｊ｛　，各项性能，提高混凝土耐久性，减少环境　蠹３　７：３５　｛｛　３０　２｛０　２∞　∞ｌ　８｛ｌ｛瓣ｌ｛§≯　因此，在同样混凝土配合比与强度等　污染，是一种既可持续发展又可获得较大　础　３：褥　｛２　。巷　２｛５　２耱　３８Ｉ　８ｚ　Ｉ秘　ｌ｛ｓ５　的情况下，微矿粉高性能混凝土的抗冻　下０Ｓ　８：镩　｛２：９５　２｛§　２９５　２９ｆ　７０　ｆ｛２４Ｉ　４５　也优于普通混凝土。　经济效益的绿色建材。　微矿粉高性能混凝土的抗碳化性能，　一、微矿粉的品质评价　表５　掺微矿粉高性能混凝土配合比　在置换率低于５　０％时，其碳化性能不低于　微矿粉是将粒化水淬高炉矿渣经过粉　（三）新拌混凝土性能　普通混凝土。　磨后达到规定细度的一种粉体材料。在水　ｌ、由表３可以看出，微矿粉高性能混　由于微矿粉高性能混凝土中的碱量明　泥与混凝土中的应用，既可作为水泥的混　凝土的凝结时间比普通混凝土略延长，且　显降低，因此，对预防和抑制混凝土的碱　合材，也可作为混凝土的掺合料。其作用与　与微矿粉的置换率成正比。　一集料反应十分有利。　目前按国家标准生产的矿渣硅酸盐水泥有　２、微矿粉高性能混凝土具有良好的　（五）降低水化放热，防止温升裂缝　很大的区别　在矿渣硅酸盐水泥生产过程　粘聚性，其泌水量较普混凝土低，而且细　通常情况下，微矿粉高性能混凝土中　中，水泥熟料与矿渣是在一起混磨的；而矿　度越大越明显。　的水泥用量比普通混凝土有大幅度的降　渣的易磨性比水泥熟料差，当水泥熟料已　３、由于微矿粉的细度小于水泥颗粒，　低，而且微矿粉仅具有较微弱的自身水硬　粉磨到规定的细度时，矿渣的细度以比表　在取代了部分水泥后，其填充在水泥颗料　性，因此能够延缓水化放热，且水化热随　面积表示比水泥约小６０　８０／ｋｇ，矿渣的细　的空隙中，使胶凝材料具有更好的级配。　着置换率的增大而降低，从而减少了由于　度仅为２　５　０左右。由于矿渣硅酸盐水泥中的　同时还能降低标准稠度用水量，在保持相　温升带来的温度裂缝。但是在绝热条件　矿渣颗料较粗，其潜在活性难发挥，因此矿　同用水量情况下，又可增加流动度，或体　下，绝热温升速度在水化初期，随着置换　渣硅盐水泥的早期强度较低，并且容易产　现在外加剂掺量的降低，另外坍落度损失　率的增加而降低，而最终的绝热温升量，　生泌水现象。而在纯硅酸盐水泥中掺入５　０％　亦较小，因此混凝土和易性得到了改善。　当置换率达到５　０％时，达到最大，将超过　细度达到４５０　ｌＩｌ２／ｋｇ的磨细矿渣后，这种矿　（四）硬化混凝土性能　普通混凝。另有学者都认，在大体积混凝　渣硅酸盐水泥的３ｄ、７ｄ、与２８ｄ的抗压强度　１、提高长期强度　土中，由于热量积累，可能会引发微矿粉　均高于不掺矿渣的硅酸盐水泥。　在相同的混凝土配合比、强度等级与　自催化效应，从而会造成内部水化温度过　微矿粉根据国家标准《用于水泥和混　养护的条件下，微矿粉高性能混凝土的早　高的现象。因此，在工程中应用微矿粉时，　凝土中的料化高炉矿渣粉》（ＧＢ／Ｔｌ　８０４６—　期强度比普通混凝土略低，但２　８　ｄ尤其是　应通过试验考虑设计方案。　２０００），按照微矿粉的活性指数、流动度比　６　０　ｄ以后的强度增长却十分显著地高于普　四、微矿粉高性能混凝土在工程中的　和比表面积可划分为三个品级：Ｓ７　５、Ｓ　９　５　通混凝土（见图１）。　应用　与ｓ　１　０　５微矿粉的细度对其活性有显著影　微矿粉作为掺合料在混凝土中的应　响。当其粒径大干４　５ｍ时，矿渣颗粒很难　用，起始于２０世纪５０年代末期，南非的工　参与水化反应。而当微矿粉的比表面积超　程技术人员将矿渣磨细后，在混凝土搅拌　过４　０　０　／　时，才能比较充分地发挥其　过程中直接加入，发现具有很好的技术性　活性，以改善并提高混凝土的性能。微矿　能。应该说这是微矿粉作为混凝土一个单　粉越细，其活性越高，但是微矿粉越细其　独组份材料的开始。而后国外在配制高性　加工能耗越大，混凝土早期产生的水化热　能混凝土和高强混凝土时，比较广泛地采　越大，混凝土产生早期的自收缩将更严　用了微矿粉与其他矿细物掺合料。　重。因此，微矿粉的细度应该在能充分发　我国从ｌ　９　９　６年开始生产和应用微矿　挥其活性和水化反应能力的基础上综合考　粉。上海是应用微矿粉最早、技术最完善的　虑所应用的工程的性质、对混凝土性能的　城市，一些高校和科研院所已取得了用微　要求及经济分析等因素来确定。　图１　不同微矿粉置换率混凝土的抗　矿粉等量取代水泥３０～７０％配制Ｃ３０　Ｃ８０的微　二、微矿粉高性能混凝土的主要技术　压强度　矿粉高性能混凝土的科技成果。许多商品　性能　２、提高耐久性　混凝土搅拌站也已采用了此项技术，并在　（一）原材料选用　由于微矿粉高性能混凝土的浆体结构　上海一些重要的工程上得到了应用。１　９　９　８　ｌ、微矿粉：鞍钢产产磨细矿渣，共主　较致密，且微矿粉吸收水泥水化生成的Ｃ　ａ　年又发布了地方标准《混凝土和砂浆用粒　要技术指标见表２。　晶体而改善了混凝土的界面结构。因此，　化高炉矿渣微粉》（ＤＢ３１／Ｔ３５－１９９８）。１９９９　主　成分　密度　比表面　活性指我　微矿粉高性能混凝土的抗渗性　年又实施了《粒化高炉矿渣微粉在水泥混　喊　积　｛瓣　流动度　烧失　十分显著地优于不掺微矿粉的　凝土中应用技术规程》（ＤＢ　Ｊ／Ｔ　０　１—６４　ｌ壮ｌｅ鳓　：。。　度　《ｇ，　》　，　｝　７ｄ　２嬲　此蕊　量憾｝　普通混凝土，对一系列混凝土　２　００　２）。经过近七年的应用实践，微矿粉高　３８　Ｉ　７　２７　Ｊ艟　抟　６．７｛　０．４０　．４６　２嚣≯　４§§　《　｛∞　｛ｌ｛３　０　每　耐久性带来了有利的影响。本　性能混凝土应用技术已经日臻完善，为在　项研究曾对上述几种掺微矿粉　全国广泛推广应用奠定了坚实的基础。　微矿粉主要技术指标　表１　高性能混凝土配合比进行了抗渗试验，其　五、结论　２、水泥Ｐ・０３２．５Ｒ早强水泥；砂子：　结果均超过３．０ＭＰ　ａ渗透压力。可见，微　（一）采用微矿粉取代部分水泥配制　中砂，细度模数２．５；石子：５ｍｍ～３　１．５　矿粉对混凝土抗渗性的贡献是十分巨大　高性能混凝土，可明显降低（下转１　６　８页）　１６７　维普资讯 http://www.cqvip.com

叠銎　文０彭波（商洛公路局商州公路段）屈波（陕西交通建设集团公司）　羹　浅析沥青路面早期病害产生的原因及维护方法　摘要：本文详细分析了沥青混凝土路　陷等。超载现象严重，加剧了路面病害的　地减缓或防止新加铺层反射裂缝的出现，　面病害产生的原因，从而提出早期路面病　害维修的方案，效果显著，值得推广应用。　扩展。而沥青路面排水是第一要务，所以　在降低道路养护成本的前提下保护原有路　排水不好势必会造成路面的心腹大患。超　面结构、延长道路的使用寿命。在此基础　关键词：早期；病害；维修　一限超载是公路的“第一杀手”，水是造成路　上再铺筑上面层沥青混合料，用人工捣压　面损坏的“元凶”。　（三）因大桥引道所引起的纵向裂缝、　密实。如中、下面层已损坏则将中、下面　层也铲除，并用新拌和的沥青混凝±补　、原因分析：　沥青路面病害主要表现为纵横向裂　缝、雨水沿缝下渗形成缝边唧浆，并有少　起于桥台，均出现在高６　ｍ以上的路堤部　齐；如水泥稳定碎石损坏，则将水泥稳定　量网裂、局部松散、坑槽、泛油等。沥青　位，表面有不太明显的错台，据分析系高　碎石切除至结构完好坚硬处并涂混凝土粘　路面病害的发展具有一定的阶段性，多位　路堤少量沉陷或向外滑移所致，在低路堤　合剂用３　０号膨胀混凝土填补，并用新拌和　于桥涵台背回填、路基高填方处。在通车　处纵向裂缝较少。四、施工当中存在一些　的沥青混凝土将中、下面层补齐。　的前一年冬季出现一些细小短缝，随着气　工艺和程序问题。路面沥青料离析和不均　（二）沥青路面早期病害维修施工及　温的升高，大部分的细短缝又重新愈合。　匀严重，这样容易造成局部渗水，使路面　其注意事项。在进行沥青路面早期维修施　经过几次大的降雨及雨雪之后，沥青路面　出现病害。施工中压实不足也是重要原　工时，由于修补Ｊ１３路面喷涂乳化沥青粘层　原有的裂缝灌缝处重新开裂且行车道出现　因，由于片面追求路面平整度，不能在温　油、铺玻纤维网，最后铺筑新的沥青路面，　许多细短裂缝。在通车三年后，缝宽大于　度较高的时候技术压实，不敢采用轮胎压　需要较长的时间，因此，在施工方面，应　５　ｍｍ的长宽缝、缝边啃边发展的、缝边发　路机，这样就造成了路面表层看起来很平　做好相应的组织工作。　生结构性破坏的情况，对沥青路面的服务　整，通车不久就很快衰减。建议对压实度　１、施工段落的划分及交通组织。施工　水平已产生了较大影响。　的管理应该把重点放在压实工艺的管理上。　作业现场必须按国际ＧＢ　５　７６８　ｌ　９９９或交　沥青路面的病害绝大多数是横向裂　在施工中，施工污染也是造成路面早期损　通部《公路养护技术规范》（ＪＴ　Ｊ～９　６）的　缝，只有少部分为纵向裂缝、网裂、龟裂　坏的重要原因。施工中把路面底层弄脏了，　规定设置施工警告标志、限速标志、导向　或沉陷、坑槽、唧浆，这说明路面各层的　造成了层与层之间形成不了一个有机整体，　标志和采取必要的安全防护措施。　整体强度不存在问题。　“三合板”变成了“三层板”。通常桥面铺装、　２、施工单位落实及人员、机械组织。　通过大量的调查，认为路面缺陷形成　沥青面层应该连续施工，可一些桥面工程　通过正规的招标程序选择有资质的施工单　的原因有以下几个方面：　往往是跨季度的，桥面铺装层与沥青中面　位。施工单位应组织足够的人力、机具及　（一）水泥稳定基层的收缩裂缝。水泥　层污染，必然会造成路面病害。　各种元材料，每一段落应尽可能的缩短施　稳定基层是一种半刚性材料，随着时间的　二、沥青路面早期病害维修设计：　工时间。建设单位应组织好路政人员，搞　推移，会产生干燥收缩与温度收缩，半刚　（一）沥青路面早期病害维修设计及　好施工现场交通组织和交通疏导，并委派　性基层的收缩裂缝是不可避免地反射到表　新型养护材料的使用。对于缝宽小于５ｍｍ　有资质的监理单位实施监理。　面。但沥青混凝土路面是一种柔性材料，　的细缝，灌注稀释沥青，或新型灌注材料　３、铣刨出的废料，应在公路用地范围　有一定的抗变形能力，因此在路基压实度　（密封胶）以能灌入缝中３Ｃｍ以上为宜。对　之外选择合适场地堆放。　较好的路段路面裂缝较少。　于无法判断是否结构性破坏的较宽缝，现４、合理安排时间，尽量安排春、秋季　（二）行车荷载和雨水作用加速裂缝　场作详细调查时进行表面现象比较，并选　节，避开雨季和交通量的的黄金季节。　的发展。水泥稳定碎石在施工及运营中由　择有代表性的裂缝，在裂缝处进行破坏及　三、早期维护效果跟踪调查　于种种原因会产生细微裂缝，根据断裂力　检查。如确定为无结构性破坏的宽缝且未　商洛公路局辖养的省道２　０　３二级公　学理论，半刚性基层内存储的能量由于行　啃边，则用强力鼓风机吹出缝中杂务，辅　路，自２００２年底通车至今，对缝小于５ｒａｍ　车荷载提供，并通过裂纹失稳扩展消耗能　助人工清理，用稀释沥青或新型灌注材料　的细缝予以灌注，缝边发生结构性破坏的　量，这个过程不断反复进行，使独立地裂　灌缝，使能灌入缝中５　ｃｍ以上。缝再宽则　裂缝（包括网裂、局部坑槽、沉陷、唧浆、　纹扩展为数条贯通宏观裂纹，直到新年过　将裂缝处切除约ｌ　０　Ｃｍ，用新拌和的上面层　车辙等）及时进行了维修，早期病害得到　程小裂缝，最后成为贯穿裂缝。这是行车　沥青混合料填充、人工捣压密实。如缝宽　有效的控制，路面养护质量一直较好。高　道裂缝多于超车道的原因所在。由于沥青　处已啃边但未扩展，则将裂缝两侧切除　等级公路沥青路面早期维护是一项非常重　上面层存在孔隙，下雨或化雪后，路面中４ｃｍ厚的上面层，宽度５０ｃｍ，底层涂刷乳　要的工作，应引起公路管理部门的高度重　有水分渗入，而由于土路肩阻水，雨过天　化沥青作为粘层油，立面四壁粘贴一一高　视。路面早期破损也治理，现在提倡的是　晴数天后，路面面层中仍有大量水分。所　分子双面粘，以保证新好沥青结合料的粘　预防性养护，以路面为中心的全面养护。　含的许多水分不断汇集到裂缝处并沿裂缝　结，起到防水的作用，最后重新铺筑上面　要做好预防性养护，避免路面早期破坏，　下渗，由于基层强度大，很致密，水很难　层沥青混合料。如判断为结构性破坏，像　必须加大研究，敢于实践，善于实践，尽　排出去，容易造成路面界面条件和受力状　网裂、沉陷等，则将上面层铲除，宽度为　快形成预防养护理论和规范。有效的早期　态的变化。在行车荷载作用下裂缝处出现　１．８ｍ左右，将裂缝处切除约１０ｃｍ，用乳化　维护不但能很好地改善沥青路面的早期服　唧浆现象，水泥稳定基层中的骨料因水而　沥青和高分子双面粘涂刷底面及粘结侧　务水平，而且能大大地延长沥青路面的有　脱落、松散、路面结构承载力不足，出现　壁，铺设一种国外新型的防水防裂材料一　效寿命。　啃边现象，并可能发展成网裂或坑槽、沉　一高分子抗裂贴。高分子抗裂贴可以有效　（上接】６　７页）水泥用量，改善混凝土和易　的耐久性。　Ｃ　３０混凝土，２８ｄ同样可以达到设计强度等　性，降低水泥水化热，减少收缩，避免温　（二）微矿粉的推广有利干环境保护　级。因此，微矿粉的极限掺量与混凝土强　度应力及裂缝，还能改善混凝土的抗渗、　和矿渣的综合利用，降低混凝土成本，其　度等级之间的关系，有待于进一步研究，　抗冻、抗碳化、抗硫酸盐侵蚀以及抑制碱　经济效益和社会效益十分显著　以最大程度的发掘微矿粉的应用潜能。　集料反应等性能，极大地提高了混凝土　（三）笔者曾经取代８０～９０％水泥配制　ｌ６８