郑州大学｝一程硕十论文第５章混凝土高性能外加剂配制高性能混凝土工程应用混凝土作为主要的结构材料，其耐久性的重要性不亚于强度。随着施工技 术的进步和结构中混凝土均匀性的提高，混凝土工作性能成为另一重要性能指标，此外混凝土的体积稳定性、抗变形性、耐冲耐磨性、抗疲劳、耐腐蚀性也随着混凝土用途的不断扩展而提出更高的要求１５１。美国国家标准与技术研究院（ＮＩＳＴ）与美国混凝土协会（ＡＣＩ）于１９９０年５月在第一届高性能混凝土讨论会上，首次定义了高性能混凝土（ｉＨｈＰｅｇｒｏｆｍａｒｎｅＣｏｃｎｃｅｒｅｔＨ，ＰＣ）：即具有某些特殊性能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺、采用优质的材料配制的、便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土［６５１夕１。我国混凝土界资深院士吴中伟教授１９７年提出９如下定义１１４：高性能混凝土是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，选用优质原材料，在严格的质量管理条件下制成的；除了水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的细掺料与高效外加剂；ＨＰＣ重点保证下列诸性能：耐久性、工作性、各种力学性能、适用性、体积稳定性以及经济合理性。因此高性能混凝土应具备以下特点：高的工作性能、体积稳定性好、高的强度（一般高于Ｃ５）０与高的耐久性。其实现方法应是使用高效减水剂、矿物外加剂及其它高性能的原材料（水泥、集料等）。目前工程实际应用的混凝土，大量使用的强度等级为Ｃ３Ｏ一Ｃ５０，而市售外加剂的减水率偏低，再加上外加剂于水泥的适应性不理想引起混凝土坍落度经时损失增大等影响，使混凝土单位水泥用量居高不下，直接造成混凝土的耐久性变差。本章对混凝土高性能外加剂在混凝土中使用对改善混凝土的耐久性方面进行了试验研究，以期利用棍凝土高性能外加剂配制高性能混凝土。．５１原材料（１）水泥孟电水泥厂散装Ｐ・０３２巧，初凝时ＩＪｌｌＡ’０ｍｉｎ，终凝时ｌＪＺ，ｂ６ｈ，３ｄ抗折４． ＳＭＰａ、抗压强度分别为２１．ＩＭＰａ，２８ｄ抗折强度７．ＩＭＰａ、抗压强度分别为４３． ＳＭＰａ。金龙水泥厂散装Ｐ．０３２巧，初凝时ｌＪ１ｂ５０ｍｉｎ，终凝时间３．Ｚｈ，ｄ抗折４．３ ６ＭＰａ、抗压强度分别为１８．７ＭＰａ，２８ｄ抗折强度６．ｇＭＰａ、抗压强度分别为３ ８．３ＭＰａ。七里岗水泥厂散装Ｐ・０３２．５，初凝时间１３０１ｎｌｎ，终凝时间３３ｈ， ３ｄ抗折４．６ＭＰａ、抗压强度分别为２１．７ＭＰａ，２８ｄ抗折强度６．ｇＭＰａ、郑州人学１程硕十论文抗压强度分别为４ ０．３ＭＰａ。）砂信阳产河砂，细度模数为２２（．２，含泥量为１６．１％，堆积密度为１３０８ｋ／ｇ１１１３。）碎石新密石灰石碎石，规格为ｓ３（ｍｍ论０如，含泥量为０．４％，泥块含量为０． １％。钊一片状含量４．１％。其中５一１０ｍｍ占４０％，１０一２０ｍ占６０％，压碎指标值为８． ５％。４（）水饮用水５（）粉煤灰洛阳首阳山电厂１级灰，其主要性能见表５一１。烧失量 ４５林ｍ细度（项目（％）方孔筛筛余）（％） 性能８．８１．５６表５一１粉煤灰性能 三氧化硫（ ％）０．６４需水量比（ ％）９４含水量（ ％）０．７６（）矿粉河南省新星建材有限公司产５９５级，性能见表６一２表５一２矿粉性能密度比表积活性指数（％）流动７ｄ７８２８ｄ９９含水氯离三氧化烧失（留ｃ３）（ｍｍＺ八９）２８４８０度（％）率（％）子（％）硫（％）量（％）９９０．５０．００４５０．３７２．２５７（）高性能外加剂本研究所配制的混凝土高性能外加剂。８（）禁系高效减水剂山西黄河外加剂厂产砚闷Ｆ缓凝高效减水剂。其主要性能见表５一３。表５一３缓凝高效减水剂主要性能项目性能减水率（ ％）２１２凝结时间差抗压强度比（％）３ｄ１６９（初凝）（ｈ）４．１７ｄ１５２钢筋锈蚀对钢筋无锈蚀危害２８ｄ１４８９（）蔡系减水剂与氨基磺酸盐复合型减水剂ＮＦ一 １００。其主要性能见表５一４。洛阳高翔混凝土外加剂厂产郑州大学＿「程硕十论文表５一４ＮＦ一１０高效减水剂主要性能项目减水率凝结时间差抗压强度Ｌ匕（％）（ ）％（初凝）（ｈ）钢筋锈蚀３ｄ７ｄ２８ｄ性能２２．６３８１７６１６２ｊ５６对钢筋无锈蚀危害．５２高性能外加剂与水泥的适应性依据ＧＢ５０ １１９一２００３《混凝土外加剂应用技术规范》附录Ａ的试验方法，采用河南省有代表性的干法、湿法工艺生产的孟电水泥厂、金龙水泥厂及用磷石膏作水泥缓凝剂的七里岗水泥厂生产的普通３２．５级水泥作外加剂适应性试验，观察高性能外加剂对各种水泥的适应性。结果见表５一、图５一］。表５一５不同高性能外加剂掺量对不同水泥在不同时间的流动度外加剂掺量（高性能 ％）１．０１．１１．２ｌ３１．４１．５１．６１．７ｓｍｌｎ２００２４０２６０２８０２９２２９６３００孟电水泥流动度３Ｏｍｉｎ１９０２２０２４０２７０２８０２８５２９０（ ｎｌｎｌ）６０ｍｉｎ１７０２０Ｄ２３０２６０２７５２８０２８６ｓｍｉｎ２００２１８２４６２６５２８５２８８２９２金龙水泥流动度３０ｍｉｎ１７５２０６２３０２４８２７２２８３２８５ｍ（ ｍ）６０ｍｉｎ１６０１９５２２０２４０２６８２７８２８０七里岗水ｓｍｌｎ１９２２１０２２５２４５２６５２８６２９０２９４流动度泥 ３０ｍｉｎ１７０１９０２１０２３６２５７２７５２８５２９０（ 工ｎｍ）６０ｍｉｎ１５６１８０２００２３０２５０２６８２７６２８６注：Ｃ一水泥Ｃ＋ＷＲ一水泥与抗裂防水剂郑州大学］二程硕十论文，ＯＤＡ十一一－一一．２的二：二二二２（昌门‘６０）一．一ｓｍｌｎ侧２污４０一．一３Ｏｍｌｎ一二一６Ｄｍｉｎ编，‘２０内００孟电水泥１加．，６０，Ｏ１１１２１几１日外加剂掺加量苗１５３００自‘８０Ｂ２即一ｓｍｌ八道２４０３０ｍｉｎ一‘一６０ｍｉｎ侧八‘２０秘璐内乙００金龙水泥Ｊ‘即月．６０１Ｏ１１１２１３外加剂掺址（茹‘１Ｓ１已３００Ｃ２８０２６０＿．一ｓｍｉｎ翎一．一３Ｏｍ矛ｎ＿启一６Ｏｍｉｎ２２０七里岗水泥１１１２，３１４外加剂掺量（必，１旧，７图５一１高性能外加剂掺量、时间的流动度４８（昌）赵得瑞郑州人学＿卜程硕十论文对不同的水泥的饱和点（外加剂掺量与水泥净浆流动度变化曲线的拐点） 见图５一１，混凝土高性能外加剂的最佳掺量分别为，孟电水泥１．４％，金龙水泥１４％，七里岗水泥１５％。说明混凝土高性能外加剂与不同水泥有很好的适用性。．５３高性能外加剂与其它高效减水剂的性能比较．５．３１混凝土配合比原材料水泥为焦作产４ ２．５级散装水泥，脂肪族高性能外加剂、茶系减水剂、氨基磺酸热与禁系减水剂复合型减水剂均为固含量３５％的水溶液，其它见４１。混凝土配合比见表５ 一６。．５．３２混凝土性能混凝土性能见表５一 ７表５一 ６混凝土配合比舟立方米混凝卜材料用量（ｋ留１１１３）编号杏公已砂率砂碎石水粉煤拭 矿粉高性能外加剂ＵＮＦＮＦ一１００．）／ｏ（坍落度 （ｎｌｎｌ）减水率（％）ｌ３８０６８０１］２０２００４０３０３８１００２３８０６８０１１２０１４８４０３０６．３３８１００２６．０３３８０６８０１１２０１５８４０３０１１２５３８１００２１．０４３８０６８０１１２０１５６４０３０６．３３８１００２２‘０５３８０７４０１０２０１７６４Ｏ３Ｏ１１．２５４２２２０６３８０７４０１０２０１９０４Ｏ３Ｏ一９刀４２２２０７３８０７４０１０２０１８７４０３０９．０４２２２０郑州大学「程硕十论文表５一７混凝土性能坍落度（ｍ翔）编号扩展度（ｍｍ）初始泌水率比抗压引度比（）％２８ｄ抗融冻性能渗透高度收缩率Ｌ匕％）（１００９３９９９６（ ２００次）质量损失抗压张度初始０乃卜ｌｈ下ｌｈ（）／ｏ３ｄ７ｄ２８ｄ比（％）１００１８６５４８５８７８比（）／０１００比（）／０１００ｌ２３４１００１００１００１００２２０２２０２２０２３０２００２１０２３０６２０６２０５００５４０１０００６８８７１００２２４１６８１８６１４０１０９１２８１００１９６１６１１７５１３４１０２１１８１００１８１１４７１５９１３２１０５１１５３１４２３９６５７６３８５ｌ４８７２８９５６７６１０４００４８０１２５１４２１８６１０９１１６１８０２００５６０５９０８５１１９８ｌ９２分析表５一 ６和表５一７：ｌ（ ）１号、２号、３号试验结果证明高性能外加剂的减水率明显高于其它品种的高效减水剂；与不掺外加剂的混凝土相比，混凝土泌水率明显提高， 抗压强度大幅度提高，抗渗能力与抗冻融性能大大改善，二十八天收缩 率有所下降。 ２（）比较２号与３号、４号和５号与６号、７号试验，可以看出，与其它高效减水剂相比，掺高性能外加剂的混凝土不仅具有泌水率小、坍落度经 时损失小、扩展度高等特点，而且抗压强度、抗渗性能、抗冻融能力及 收缩性能均大幅度提高。 ．５４利用高性能外加剂配制高性能混凝土．５．４１混凝土配合比采用不同水泥配制强度等级为Ｃ４０普通混凝土配合比见表５一 ８，混凝土的性能见表５一９。表５一 ８不同水泥掺混凝土高性能外加剂的混凝土配合比及拌和物性能水泥品牌水彩已舟立方米混凝Ｌ材料用量（ｋ９八１１３）砂坍落度／ｍｍ矿０ｈｌｈ２ｈ扩展度／ｍｍ０ｈｌｈ２ｈ泌碎石水外加剂６‘７２６一７２７３５粉煤次 ９０水二书（％）０．６１．１ｌ５粉３０孟电金龙七里岗３６０３８０３８０７４０１０３０１７４１７６１７４２２０２３５２３０２２０２２０２５６６１５６１０６１０６０５５９０５８０５６０５５０６９６６９６１１８５１１８５７０９０３０３０２２０２２０２３０２３０郑州人学｝：程硕十论文表５一９不同水泥掺混凝土高性能外加剂的硬化混凝土性能抗压强度３ｄ７ｄ２８ｄ９０ｄ抗融冻性能（２００次）渗透高度（ ｍｍ）收缩率ｘｌｏ一６质量损失（ ％）抗压强度（ ＭＰａ）５．８７月３１‘５４１，５５９，８５６‘４６８．５１６２６０２一３２９．１３０．４３８、５３７．９６５之６４．１２３２７５３２２ｌ５６．２２０３０６６．５从表５一 ８和５一９可以看出，利用高性能外加剂和粉煤灰、矿粉配制的混凝土，不仅具有泌水率低，坍落度经时损失小，扩展度高，工作性好的特点，而且硬化混凝土抗压强度高，收缩率低，抗渗及抗冻融性能均大大提高，完全达到了高性能混凝土高工作性、高强度、高耐久性的要求。．５５高性能外加剂配制的高性能混凝土应有实例本研究生产的高性能外加剂于２００４年成功应用在中铁大桥局一公司少洛 项目部承包的钢管拱天桥拱圈的Ｃ５０无收缩高性能混凝土中。．５．５１原材料水泥，分别采用洛阳香山牌与焦作坚固牌４２乃级散装水泥，性能见表５一 ０；１砂，分别采用洛阳汝河产与鲁山产中砂，性能分别见表５一１１、；碎石，堰师产性能见表５一１２；粉煤灰，首阳山电厂１级灰，性能见表５一１３；ＦＥＡ膨胀剂，石家庄特种功能建材厂产，性能见表５一１４。表５一０水泥物理力学性能１标准稠度需项日水量（％）香山牌２５，０凝结时间初凝ｍｉｎ１９０抗折强度（ＭＰａ）抗压强度（ＭＰａ）３ｄ４．９终凝ｈ４．３２８ｄ８．７３ｄ１９．３２８ｄ４７一５坚｝司牌２５０１５０３．３５石８．３２７５４８２郑州人学厂程硕士论文表５一１１砂的性能产筛孔）泛寸（ｍｍ）细度模含泥泥块含地颗粒级配５２ｔ５１２５０石３０，３１５０．１６＜０．１６数（Ｍｘ）虽（ｋｒｏ）量（％）分计筛余７．７１７．４１１２２０一４２６．２１２名４一２似／ｏ（ ）罗巾米计筛余２．８１．２００８２５３６５７８３９６１００（ ％）分计筛余鲁５．１１７滋１３名２１７２５．８１１‘０５．２（ ％）累计筛余２．８１．１山００５２２３６５８８４９５１００（ ％）表５一２１碎石的性能颗粒级配筛孔尺寸（ｍｍ）压碎值含泥量泥块含针片状含３１．５２５ｌ６５２．５（ ％）（ 咐量（）／０量（％）分计筛余０３．２５１．７３７刀８．０（ ）％４．００．２累计筛余０ｌ３．７０３５５９２１００（ ％）表５一３１粉煤灰的性能 细度（％）烧失量三氧化硫需水量比含水量（４５林ｍ方孔筛筛余）（ ％）（ ％）（ ％）ｆｏ（ ）６８１５９０．３４９４０．６表５一４１ＦＥＡ膨胀剂性能氧含总氯膨胀率（％）抗压强度化水碱离水中水中空气中抗折强度（ＭＰａ）（ ＭＰ的镁率量子７ｄ２８ｄＺｌｄ ３ｄ２８ｄ３ｄ２８ｄ１．２５１．７４０．２７０刃１４０乃３５０．０７９一０一００８４．８６．９３１．５５８．９．５５２混凝土配合比 经多次试验，最后确定混凝土配合比见表５一１５。施工过程按规程要求对混凝土性能进行测试，结果见表５一１６。５２郑州大学１程硕十论文表５一巧混凝土配合比试侮立方米混凝土材料用量（ｋ创ｎｌｂ水泥水编号砂碎石粉煤灰ＦＥＡ高性能外加剂６月３砂率（）ｏ／０坍落度（ｍｍ）扩展度（ｍｍ）ｌ３４０１７８７００１０１５９０６６４ｌ２３０６１０２３３０１７８７００１００５１００６５６．９３４ｌ２３５６２０备注１号试验采用汝河砂、洛阳香山水泥；２号试验采用鲁山砂、焦作坚固水泥表５一１ ６混凝土性能编号初始］２３５坍落度（ｍｍ）ｌｈ２ｈ扩展度（ｎ）ｕＴＩ初始１ｈ２ｈ抗压张度（ＭＰａ）７ｄＺＢｄ膨胀率ｘｌｏ闷水中１４ｄ水中２８ｄ３．２水中９０ｄ３６空气中Ｚｌｄ ２‘２２３５２３０倪Ｏ６００５６０４４８６５．６２．９２２一８３．１３石２．０本工程共生产无收缩高性能混凝土７０ ０ｍ３左右，使用高性能外加剂约５吨。施工过程中混凝土拌和物的泵送性能与自密实性能好，施工完成后混凝土抗压强度与膨胀性能均达到了设计要求。．５６本章小结１（ ）高性能外加剂和蔡系高效减水剂（１用Ｆ）及蔡系与氨基磺酸盐复合高效减水剂（ ＮＦ一０１）相比，具有：掺量小，减水率与扩散度高；混凝土拌０合物泌水率小，坍落度经时损失小；硬化混凝土抗压强度、抗渗性能、 抗冻融性能均大幅度提高。 ２（ ）高性能外加剂可以明显改善混凝上的耐久性。３（ ）高性能外加剂对水泥具有很好的适应性。４（ ）高性能外加剂适合配制高性能混凝土。５（ ）高性能外加剂与膨胀剂配合使用可以配制大坍落度自密实无收缩泵送混凝土。 ６（ ）高性能外加剂在工程中应用取得了较好的效果。
