【文章內(nèi)容簡介】 的性能 綜合近十幾年來國內(nèi)高性能水泥的研究成果，綠色高性能水泥應(yīng)具有以下特點(diǎn)： ① 較低的需水量 ② 很好的外加劑相容性 ③ 細(xì)度應(yīng)控制在 350m2/kg 以下 ④ 堿含量應(yīng)控制在 %以下 ⑤ 出廠水泥溫度應(yīng)控制在 65℃以下 同時(shí)應(yīng)根據(jù)水泥中 C3A 含量、堿含量和細(xì)度調(diào)整最佳的石膏摻入量。 （ 4） 水泥發(fā)展 的 方向 由于可持續(xù) 發(fā)展戰(zhàn)略和混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的要求，礦物摻合料在混凝土中的摻量已日益普遍。人們對礦物摻合料的認(rèn)識和使用技術(shù)水平正在提高。而在滿足性能要求的前提下，大城市商品混凝土已普遍摻用較大摻量的礦物摻合料。 5 ① 生產(chǎn)硅酸鹽水泥、取消普通硅酸鹽水泥 在我國使用較多的是普通硅酸鹽水泥，而硅酸鹽水泥用的很少。在國外無“普通硅酸鹽水泥”，統(tǒng)稱為波特蘭水泥，而波特蘭水泥是不摻摻合料的。為了與國際接軌，在我國 取消普通硅酸鹽水泥 ，生產(chǎn)硅酸鹽水泥，這是我國水泥發(fā)展的一個(gè)方向。 ② 生產(chǎn)綠色膠凝材料 水泥工業(yè)耗用了大量的能源、資源，排放了 CO SO NOx，這對可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保十分不利。在水泥生產(chǎn)中處理工業(yè)廢物，不僅保護(hù)環(huán)境，還能改善能源，也是今后長期發(fā)展奮斗的目標(biāo)。 在綠色膠凝材料制備方面主要是提高水泥熟料的膠凝性以及活化各種工業(yè)廢渣，使之成為綠色膠凝材料的性能調(diào)節(jié)性成分，最終制成具有穩(wěn)定致密的水泥石結(jié)構(gòu)、高的強(qiáng)度、優(yōu)異的耐久性和早、中、后期強(qiáng)度協(xié)調(diào)發(fā)展的低鈣、低環(huán)境負(fù)荷的綠色膠凝材料。 （二） 綠色高性能混凝土用骨料 骨料是混凝土的重要組成部分，在混凝土的整個(gè)體積中，骨料至少要占 3/4，所以骨料在混凝土中占有很重要的地位。骨料的許多特性 決定了混凝土拌合物的流變性能、硬化混凝土的力學(xué)性能以及耐久性能等。 骨料性能出強(qiáng)度外還有骨料的體積率、骨料級配、骨料粒徑、彈性模量、粒形以及表面結(jié)構(gòu)等，這對混凝土的性能有很大的影響。 綠色高性能混凝土對骨料的選擇應(yīng)考慮一下幾個(gè)方面： 骨料體積率 混凝土拌合物坍落度 隨骨料體積率的增加而降低，骨料很少時(shí)，以懸浮狀處于基體中混凝土 流變性與水泥漿基體相似，所以混凝土 坍落度較大，隨著骨料量增加，起潤滑作用的漿體基體數(shù)量減少，骨料相互搭接， 流變阻力增大，拌合物坍落度減小。 混凝土容重隨骨料體積率上升而增大，骨料含量 達(dá)到一定程度后容重又開始下降，即混凝土中存在一個(gè)最佳骨料含量。在這個(gè)骨料范圍內(nèi)混凝土密實(shí)度最高，混凝土的強(qiáng)度達(dá)到最高。 在高強(qiáng)基體中，骨料體積率應(yīng)適當(dāng)減小，而傳統(tǒng)普通等級混凝土則剛好相反 。原因是高強(qiáng)基體的相對膠凝材料較多，水膠比較小，界面粘結(jié)得到強(qiáng)化；普通基體相對較凝材料不足，在水膠比較高條件下骨料的增加反而造成界面薄弱環(huán)節(jié)的增多，所以骨料體積率低的混凝土強(qiáng)度高與體積率高的混凝土。 6 骨料粒形 粗骨料顆粒的幾何形狀和表面粗糙程度對新拌混凝土的和易性和硬化后混凝土的力學(xué)性質(zhì)均有很大影響：比較理想的粗骨料顆粒 形狀是接近于球體或正多面體。天然骨料在很長的地質(zhì)年代里受磨蝕作用接近或部分接近球體顆粒。由于巖石的品種和破碎過程的原因會產(chǎn)生形狀很不規(guī)則的顆粒，針片狀含量高、形狀不規(guī)則的骨料，空隙率和比表面積較大，骨料表面吸水量增加，摩阻力增大，混凝土和易性降低，所以骨料粒形差，會直接導(dǎo)致混凝土 骨料體積率減少，漿量增加，影響混凝土體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，會造成混凝土強(qiáng)度和耐久性下降。細(xì)長或者刀形顆粒應(yīng)該盡量避免或者限制不超過骨料總質(zhì)量的 15%。這不僅對粗骨料重要，而且對機(jī)制砂也同要重要。 骨料 — 基體粘結(jié)強(qiáng)度 骨料表面與基體 間粘結(jié)程度與很多因素有關(guān)，其中主要有：骨料的品種和表面特性、水泥品種 和細(xì)度、混凝土拌和料的工作性、密實(shí)性、養(yǎng)護(hù)制度等。一般認(rèn)為：表面粗糙、棱角狀顆粒的骨料與水泥石的結(jié)合，較之表面光滑的骨料更為牢固。 骨料會使混凝土 內(nèi)部形成大量較弱的界面接觸區(qū)，骨料 — 集體粘結(jié)里微弱的原因可能在于：骨料表面上含泥量較高及有害物質(zhì)存在等。 另外，水泥水化后產(chǎn)生大量的 Ca（ OH） 2，在骨料與水泥石的界面區(qū)將產(chǎn)生的 Ca（ OH） 2富集， 形成定向排列的現(xiàn)象。骨料的表面特征將影響 Ca（ OH） 2 的厚度。骨料表面越光滑，則 Ca（ OH） 2 越厚 ，這也是光滑卵石混凝土強(qiáng)度低于碎石混凝土強(qiáng)度的原因之一。 骨料的最大粒徑 骨料的最大粒徑 對混凝土強(qiáng)度的影響規(guī)律是個(gè)復(fù)雜問題，對混凝土強(qiáng)度有影響的諸多因素中，骨料的最大粒徑使其主要作用的。 骨料最大粒徑對混凝土拌和物坍落度影響較大，粒徑越小，骨料表面積越大，潤滑所用水泥漿就越多，坍落度就越小。我國高強(qiáng)混凝土骨料最大粒徑一般控制在 20mm 以下。 骨料的級配 骨料的級配應(yīng)該比較好，只有這樣，細(xì)顆粒才能填充顆粒之間的空隙，這樣有利于減少骨料骨架中的空隙率。這些空隙率又被膠凝材料漿體填充。骨料的級配對混凝土工作性影響較大，良好的骨料級配可用較少的漿體制得流動(dòng)性好、泌水少、不離析的混凝土拌和物，硬化后得到均勻密實(shí)的混凝土；采用間斷級配能產(chǎn)生更經(jīng)濟(jì)的混凝土，但是也會導(dǎo)致混凝土嚴(yán)重離析和泌水，泌出的水更已于在大顆粒骨料下面聚集成水膜，從而 7 造成混凝土均勻性和耐久性變差，特別是 大流動(dòng)性混凝土等。 骨料級配良好的重要考察指標(biāo)是空隙率和混凝土的和易性。因?yàn)橛袝r(shí)雖然骨料空隙率較低， 由于其顆粒粒徑相差較大，混凝土拌和物容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，導(dǎo)致施工困難。 為了保證骨料級配的良好，降低空隙率，目前越來越多的重要工程和商品混凝土攪拌站采用 5~10mm 和 10~20mm 分別計(jì)量上料。原因是即使采石場做到了級配，運(yùn)輸現(xiàn)場也沒有了級配，因此要求一律采用單粒級進(jìn)料分級封閉儲存，并采取分級配上料。 骨料的強(qiáng)度 高強(qiáng)度混凝土的骨料應(yīng)選用密實(shí)堅(jiān)硬的巖石，采用優(yōu)質(zhì)石灰石和輝綠巖比花崗石本身更有利于混凝土強(qiáng)度。 總體上看現(xiàn)代混凝土的強(qiáng)度與骨料的相關(guān)性已明顯減小，不應(yīng)當(dāng)過分強(qiáng)調(diào)骨料的強(qiáng)度，輕骨料也可以配制 C60 以上的混凝土。強(qiáng)度能夠滿足要求即可，過高的骨料強(qiáng)度，會造成粒形差一級彈性模量不協(xié)調(diào)的問題。 大量使用尾礦資源和建筑垃圾 由于砂、石資源短缺，價(jià)格上漲，非法采砂石的現(xiàn)象屢禁不止，河道挖砂影響了堤岸安全、河勢穩(wěn)定、防汛排洪、水路交通與有關(guān)設(shè)施。天然砂石生產(chǎn)、貯存、和運(yùn)輸過程中還造成對空氣和環(huán)境的污染。同時(shí)，也造成了礦產(chǎn)資源的大量流失和浪費(fèi)。 尾礦資源和建筑垃圾的利用，關(guān)系礦產(chǎn)資源的保護(hù)及合理開發(fā)，關(guān)系我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也關(guān)系環(huán)境保護(hù)這一當(dāng)今備受關(guān)注的全球性問題，因此，尾礦和建筑垃圾的利用移到了刻不容緩的地步。 逐漸將尾礦和建筑垃圾的利用作為一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)加以開發(fā)，能極大地改善環(huán)境問題，是我國的“混凝土產(chǎn)業(yè)”走上健康協(xié)調(diào)發(fā)展道路。目前，建筑垃圾和尾礦資源用于混凝土存在的問題不在技術(shù)與管理，主要問題是在于政府建設(shè)管理部門以及相關(guān)行業(yè)，行政主管部門的決心與行動(dòng)，有所作為，刻不容緩。 （三） 綠色高性能混凝土用化學(xué)外加劑 高效減水劑是制備 高性能混凝土必不可少的技術(shù)措施之一，是在混凝土坍落度基本相同的條件下，能大幅度減少拌和用水量的外加劑。它能使高性能混凝土在水膠比很低時(shí)，混凝土拌和物還具有良好的工作性和均質(zhì)性。 雖然高效 減水劑 比普通減水劑、分散、增強(qiáng)等效果，但兼具減水及其他功能的復(fù)合型多功能高效減水劑，如早強(qiáng)高效減水劑 、緩凝高效減水劑、引氣高效減水劑等比單一組分的合成型高效減水劑更具優(yōu)勢，能更好地滿足新拌混凝土及硬化混凝土性能的多種 8 需求。 清華大學(xué)廉慧珍教授關(guān)于對綠色高性能混凝土外加劑的選擇和使用提出如下觀點(diǎn)：