【文章內(nèi)容簡介】 放的煙道灰,SiO2含量大于90﹪,平均粒徑約011μm,比表面積20000㎡/kg,借助大劑量高效減水劑和強力攪拌作用,可以填充到水泥或其他摻合料的間隙中去,并且具有很高的活性,在各種摻合料中對混凝土的增強作用最為顯著,是國際上制備超高強混凝土最通用的超細活性摻合料。 。由于高性能混凝土具有較高的強度,且一般混凝土拌合物的坍落度較大(15～20㎝左右),在低水膠比(一般＜)一般的情況下,要使混凝土具有較大的坍落度,就必須使用高效減水劑,且其減水率宜在20﹪以上。有時為減少混凝土坍落度的損失,在減水劑內(nèi)還宜摻有緩凝的成份。此外,由于高性能混凝土水膠比低,水泥顆粒間距小,能進人溶液的離子數(shù)量也少,因此減水劑對水泥的適應(yīng)性表現(xiàn)更為敏感。因大部分高性能混凝土施工時采用泵送,故摻減水劑后混凝土拌合物的坍落度損失不能太快太大,否則影響泵送。 。(1)粉煤灰,粉煤灰是燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細微粉末,又稱“飛灰”(FlyAsh),其顆粒多呈球形,表面光滑。大量的實踐證明:摻用粉煤灰的混凝土,其長期性能可得到大幅度的改善,對延長構(gòu)筑物的使用壽命有重要意義。粉煤灰在混凝土中的主要作用包括以下幾個方面:①填充骨料顆粒的空隙并包裹它們形成潤滑層,產(chǎn)生“滾珠潤滑”效應(yīng)。②對水泥顆粒起物理分散作用,使其分布得更均勻。③粉煤灰和聚集在骨料顆粒周圍的氫氧化鈣結(jié)晶發(fā)生火山灰反應(yīng),生成具有膠凝性質(zhì)的產(chǎn)物,加強了薄弱的過渡區(qū),對改善混凝土的各項性能有顯著作用。④粉煤灰延緩了水化速度,減小混凝土因水化熱引起的溫升,對防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫十分有利。⑤可減小混凝土溫度開裂的危險,同時由于加快了火山灰反應(yīng),還可提高28d強度。值得注意的是,粉煤灰的水泥取代率對強度影響顯著,較好的早期強度和后期強度的水泥取代率應(yīng)小于10%。當(dāng)粉煤灰摻量較低時,只會對水泥早期水化熱有影響,但對7d齡期的水化熱幾乎沒有影響。(2)硅粉(SilicaFume,簡寫SF)又稱硅灰,是從生產(chǎn)硅鐵或硅鋼等合金所排放的煙氣中收集到的顆粒極細的煙塵。硅粉主要由非常微小、表面光滑的玻璃態(tài)球形顆粒組成，～,是水泥粒徑的1/50～1/100,一般比表面積為18500㎡/kg～20000㎡/kg,主要化學(xué)成分為二氧化硅,其含量在90%以上。在混凝土中摻加少量硅粉或以硅粉取代部分水泥,結(jié)合應(yīng)用減水劑,可使混凝土各方面的物理力學(xué)性能都得到顯著提高,硅粉的適宜摻量為水泥用量的5﹪～10﹪。硅粉的加入,對混凝土的性能的影響主要有:①改善了新拌混凝土的粘聚性、保水性,提高了需水量。②提高了混凝土的強度,增大了彈性模量和混凝土的干縮。③提高了混凝土的耐久性。另外,在配制硅粉混凝土?xí)r必須注意:①由于硅粉的需水量比水泥大,在配制硅粉混凝土?xí)r,一般要摻加減水劑。在選擇減水劑時,應(yīng)使之與所用的水泥具有相容性,否則,容易影響混凝土的工作性能。同時,根據(jù)減水劑性能及需求的減水需求來選擇合適的摻量。②比表面積和活性SiO2含量是硅粉的重要指標(biāo),硅粉比表面積越大、活性SiO2含量越高,硅粉性能越好,配制硅粉混凝土需選擇具有良好性能的硅粉。③硅粉混凝土的干縮一般比普通混凝土大,配制高性能混凝土?xí)r應(yīng)采取補償收縮的措施,如摻加粉煤灰等。 （二）高性能混凝土的配合比設(shè)計 1．高性能混凝土配制目標(biāo)和影響因素 (1).設(shè)計思路有很大區(qū)別 在以往的配合比設(shè)計方法中，是按混凝土的強度等級要求計算水灰比，而現(xiàn)在則是按耐久性的要求，首先根據(jù)環(huán)境作用等級確定電通量指標(biāo)，由此來選擇水膠比、控制膠凝材料最小用量以及摻和料的比例。由于客專隧道的襯砌和仰拱設(shè)計強度等級為C30或C35，一般來說，為滿足電通量要求和水膠比限值要求，混凝土的強度一般都是超強的。 (2).膠凝材料用量及粉煤灰所占比例 在進行配合比參數(shù)設(shè)計時，為保證混凝土的耐久性，混凝土中膠凝材料總量應(yīng)處在一個適宜范圍內(nèi)，不僅有最低限要求，同時，對于C30及以下混凝土，膠凝材料總量不宜高于400kg/m3，C35～C40不宜高于450kg/m3。鐵路客運專線大力提倡使用粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料，與普通硅酸鹽水泥一起作為膠凝材料。使用粉煤灰等礦物摻和料，并不是單純地考慮降低混凝土成本，首先是為了混凝土耐久性的需要，特別是可以有效改善混凝土抵抗化學(xué)侵蝕的能力（包括氯化物侵蝕、硫酸鹽侵蝕、堿骨料反應(yīng)等）。國內(nèi)外的大量研究表明，粉煤灰的摻量在20%以上時，改善混凝土耐久性的效果較佳，更有研究資料表明，粉煤灰的最大摻量可達到50%左右。在《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》中明確規(guī)定，一般情況下，礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量的20%，當(dāng)大于30%時。 (3).含氣量的要求 含氣量的要求也是客運專線高性能混凝土與普通混凝土的重要區(qū)別之一。以往工程僅在有抗凍要求時才考慮適當(dāng)提高混凝土的含氣量，這是對混凝土耐久性的規(guī)律認識不足的表現(xiàn)。實際上，混凝土中適量的引氣，不僅能改善抗凍性，同時可顯著減輕混凝土的泌水性，使水在拌合物中的懸浮狀態(tài)更加穩(wěn)定，從而提高混凝土材料的均勻性和穩(wěn)定性。因此，客運專線規(guī)定，即使配制非抗凍混凝土?xí)r，含氣量也應(yīng)不小于2%，并且作為施工質(zhì)量控制的必檢項目之一。為適當(dāng)提高混凝土的含氣量，并獲得較佳的減水和保塑效果，可使用新型聚羧酸鹽減水劑。 (4).電通量指標(biāo)該指標(biāo)是客運專線對混凝土耐久性最重要、最具體的指標(biāo)。目前我國尚無電通量試驗的國家標(biāo)準，鐵路行業(yè)電通量試驗方法是以美國ASTMC1202 快速電量測定方法為基礎(chǔ)制定的，其所測指標(biāo)可以最大程度地區(qū)分和評價混凝土的密實度，而密實度正是影響混凝土耐久性最為關(guān)鍵的因素。以往多是以抗?jié)B性來評價混凝土的密實程度，但實踐證明，抗?jié)B試驗只適合于判定較低強度等級混凝土的密實性，當(dāng)強度等級超過C30后，抗?jié)B等級幾乎都能達到P20以上，再往下試驗比較困難。這正是用電通量指標(biāo)取代抗?jié)B標(biāo)號作為混凝土耐久性控制的主要原因。混凝土的電通量主要取決于水膠比，通過大量試驗得到規(guī)律， 的要求。 2．高性能混凝土配合比設(shè)計 根據(jù)高性能混凝土的特點，在配合比設(shè)計時應(yīng)遵循以下法則： (1).灰水比法則：混凝土的強度與水泥強度成正比，與灰水比成正比?；宜纫唤?jīng)確定，不能隨意變動。這里的“灰”包括所有膠凝材料，也可稱為膠水比。 (2).混凝土密實體積法則：可塑狀態(tài)混凝土的總體積為水、水泥（膠凝材料）、砂、石的密實體積之和。這一法則是計算混凝土配合比的基礎(chǔ)。 (3).最小單位用水量或最小膠凝材料用量法則：在灰水比固定、原材料一定的情況下，使用滿足工作性的最小加水量（即最小的漿體量），可得到體積穩(wěn)定、經(jīng)濟的混凝土。 (4).最小水泥用量法則：為降低溫升，提高混凝土抵抗環(huán)境因素侵蝕的能力，在滿足混凝土早期強度要求的前提下，應(yīng)盡量減少膠凝材料中的水泥用量。 高性能混凝土的配合比參數(shù)主要有水膠比、漿集比、砂率和減水劑用量。 (1).水膠比：水灰比（或水膠比）不僅極大的影響混凝土的強度，同時會極大的影響混凝土的抗?jié)B性能和耐久性，水灰比大的水泥石的毛細孔隙較大，滲透性增加，耐久性降低。《普通混凝土配合比設(shè)計技術(shù)規(guī)程》[5]中由于對耐久性有要求，規(guī)定了最大水灰比與最小水泥用量。對于高性能混凝土，為達到低滲透性以保證混凝土的耐久性，～。有研究表明，硅酸鹽水泥水化時，結(jié)合水約占水泥重量的22%，即在目前所用水泥和高效減水劑的條件下，采用普通的拌合、澆筑和養(yǎng)護技術(shù)措施。，則水泥石達不到足夠的密實程度，～。，摻加Ⅱ級粉煤灰配制出C80的泵送達流動性混凝土[6]。 (2).漿集比：水灰比確定以后，膠凝材料總量就反映了水泥漿和集料的比例，即漿集比。試驗證明，HPC中水泥漿/集料的體積比宜為35/65。即為保證混凝土具有良好的流動性，要求有較大的膠凝材料總用量，但隨膠凝材料用量的增加，混凝土的彈性模量會有所下降，混凝土的收縮也會有所增加。根據(jù)經(jīng)驗，HPC的膠凝材料總量以不超過550kg/m3為宜，并隨混凝土強度等級的下降而減少，但最少不能低于300kg/m3。此外由于水灰比較低，水泥用量較高時，高性能混凝土?xí)休^高的水化熱，溫升較高，容易引起體積變形，產(chǎn)生溫度裂縫。因而從技術(shù)性能與經(jīng)濟上考慮，需要摻加輔助膠凝材料，以減少混凝土的溫升和干縮，提高抗化學(xué)侵蝕的能力，增加密實度，并降低成本。一般以10%～30%的輔助膠凝