海工混凝土Word格式.doc

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筛余量%

初凝

时间

（min）

终凝

时间（min）

安

定

性

抗压强度（MPa）

抗折强度（MPa）

密度

g/cm3 

标准稠度用水量

%

比表面积m2/kg

3d

28d

7d

1.4

90

135

合格

46.2

74.0

7.6

11.0

3.12

26.2

383

粒化高炉矿渣的比表面积488m2/kg，密度ρ=2.86g/cm3。

Ⅱ级低钙粉煤灰的细度（≤45μm筛余量）为10.9％，需水量比为98％。

矿渣微粉、粉煤灰和硅灰的主要化学成分如表2所示。

表2 

H牌525#水泥、矿渣、粉煤灰、硅灰的主要化学成分（%）

化学成分

胶凝材料

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

SO3

H牌525#水泥

20.40

5.25

3.38

64.1

1.28

0.06

0.64

2.88

矿渣

32.81

14.10

2.55

1.07

-

0.55

粉煤灰

48.70

27.60

7.90

1.50

1.70

3.40

0.80

硅灰

91.10

1.33

3.68

0.33

1.44

1.51

0.28

配制混凝土时，选用细度模数μf=2.8的河砂，粒径5～25mm碎石，LEX-9H聚羧酸高效减水剂。

为考察矿物掺合料—粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等入后对混凝土力学性能及耐久性能的综合影响，并比较各种掺入方式下的复合效应。

分别选用纯水泥组（编号H1）、水泥与矿粉组（编号H2）、水泥，矿粉及粉煤灰三元组（编号H3）以及水泥，矿粉，粉煤灰和硅粉四元组（编号H4），分别测试在等条件下的混凝土强度和抗渗、耐氯离子腐蚀性能，并分析各元胶凝材料的粉体学特征。

2.2试验结果及分析 

（1） 

混凝土的力学性能

各系列混凝土的抗压强度试验结果见图1。

结果表明，H2、H3系列混凝土的早期强度较H1系列混凝土低，强度发展慢，而H4系列混凝土的早期强度与H1相当。

但各系列掺合料混凝土的60天强度几乎达到或超过了H1普通混凝土，且在总掺量一定时，H4混凝土大于H3混凝土，且比H2的混凝土早期及后期强度高。

图1混凝土立方体抗压强度发展趋势 

图2混凝土渗透高度比

（2） 

混凝土的耐久性能

图3混凝土抗氯离子扩散系数 

图4 

胶凝材料颗粒平均粒径 

掺加了粉煤灰和矿粉等掺合材料的混凝土的抗氯离子渗透能力明显强于普通混凝土。

即掺合材料的引入，明显地改善了混凝土的抗渗性能。

如图2、图3所示，掺合料混凝土渗透高度比和抗氯离子扩散系数明显较普通混凝土小。

从混凝土的抗渗透能力上来说，H4最好，H3次之，H2再次，但都强于H1胶凝材料仅为硅酸盐水泥的普通混凝土。

（3） 

胶凝材料颗粒粒度分析

颗粒粒度分析表明，如图4所示，在混凝土粉料中，水泥颗粒粒径最大，磨细矿渣、粉煤灰次之，硅灰最小。

Rosin-Rammler分布的均匀性系数n是粉料粒度分析的一个重要表征参数。

n值越小，表明颗粒群体分布范围越广，大小颗粒相互搭配，其颗粒级配越好。

粉料的空隙率的大小也可以比较各粒径范围内的颗粒互相填充的效果，即空隙率越小级配越好。

分析混凝土粉料的微级配，以比较各胶凝材料复合时的互相填充效果。

分析结果如图5、6所示。

图5 

粉料颗粒R-R分布均匀性系数 

图6粉料空隙率

从图5、6可以看出，H4的均匀性系数n值最小，H3、H2次之，H1最大；

也就是说相比较而言，水泥、矿渣、粉煤灰、硅灰等四种复合的胶凝材料的级配最为密实，水泥、矿渣、粉煤灰等三种复合的胶凝材料次之、水泥、矿渣等复合的胶凝材料次之，水泥最差。

根据上述试验结果，粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等多元矿物掺合材料在微集料效应复合、火山灰效应复合、形态效应复合以及界面效应交互复合作用下，对混凝土综合性能有明显改善。

复掺粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰四元复合胶凝材料的混凝土，其综合性能要优于复掺矿粉、粉煤灰的三元复合胶凝材料的混凝土，亦优于单掺矿粉的二元复合胶凝材料的混凝土。

这说明只要比例控制适当，使得三种矿物掺合料交互复合达到正效应的最大化，协同水泥，形成四元复合胶凝体系，有助于混凝土良好微级配的形成，从而改善混凝土的宏观性能。

根据上海地区原材料的供应情况以及多元矿物掺合材料复合交互效应特点，并根据海工混凝土构件所处腐蚀环境的不同以及耐久性要求的不同，开发了高性能海工混凝土专用掺和材料Ⅰ型和Ⅱ型。

高性能海工混凝土专用掺合料以矿渣微粉为主要原料，以粉煤灰、硅粉等活性矿物掺合材料为辅掺材料，采用适度球磨混合工艺生产。

两种型号掺和料的选材、配比和工艺控制参数有所区别，主要是针对海工混凝土构件不同的耐用环境要求以及保护层等结构因素，通过掺合材料而对混凝土达到不同的改善效果。

通过多批试验生产，确定了高性能海工混凝土专用掺合料的质量控制参数和企业标准，并取得产品发明专利。

在东海大桥工程以及港区码头工程中得到应用。

三、高性能海工混凝土专用掺和料在混凝土中的应用

3.1高性能海工混凝土专用掺合材料掺量范围的选择

图7表示将高性能海工混凝土专用掺合料以30～80％的比例替代水泥后，混凝土强度和电通量（28d）指标的变化。

根据其变化趋势，可以看出，当高性能海工混凝土专用掺合材料掺量比例在50％～70％时，混凝土可在满足强度等级要求的条件下，耐腐蚀性能较好（小于1000C）。

根据对Ⅰ型和ⅠI型高性能海工混凝土专用掺合材料的多次试配，发现两种专用掺合材料的合理掺量范围在50％～70％之间。

图7高性能海工混凝土专用掺合料掺量对混凝土性能的影响

3.2高性能海工混凝土专用掺合料对混凝土的性能影响

试验中采用硅酸盐PⅡ52.5#水泥、高性能海工混凝土专用掺合料（包括Ⅰ型和Ⅱ型两种）、聚羧酸盐类LEX-9H减水剂，5-25mm连续级配粗骨料，细度模数2.6中砂。

3.2.1试验用混凝土配合比

研究考察了C35和C50两系列高性能海工混凝土的性能，其编号分别为普通混凝土（基准组）的35J/50J，掺Ⅰ型掺合料的35Ⅰ/50Ⅰ组，掺Ⅱ型掺合料的35Ⅱ/50Ⅱ组，混凝土配合比见表3。

表3混凝土配合比

编号

掺合料类型

水胶比

每立方砼中材料用量（kg/m3）

水泥

掺合料

砂

石

外加剂

35J

基准组

0.36

400

686

1168

3.6

35Ⅰ

Ⅰ

120

280

668

1188

35Ⅱ

Ⅱ

50J

0.32

470

641

1139

4.23

50Ⅰ

188

282

50Ⅱ

注：

35系列中掺合材料的掺量为70％，50系列中掺合材料的掺量为60％，外加剂掺量为胶凝材料质量的0.9％。

3.2.2新拌混凝土性能

试验结果见表4，结果表明高性能混凝土35Ⅰ、35ⅠI、50I、50Ⅱ的坍落度、粘聚性、保水性等方面性能比基准的普通混凝土好，而其中掺Ⅱ型坍落度比I型小。

这是因为高性能海工专用掺合料本身具有一定的减水作用，同时由于其良好的颗粒组成，与水泥匹配后形成连续微级配，可改善新拌混凝土的性能。

故其坍落度较大而粘聚性和保水性较好；

Ⅱ型掺合料的比表面积较Ⅰ型大，且其中含有一定量的超细粉料，其需水量较Ⅰ型大，因此同水胶比和用水量时其坍落度较Ⅰ型稍小。

表4新拌混凝土性能

坍落度（mm）

粘聚性

保水性

坍落度经时损失（mm）

30min

60min

90min

120min

165

一般

150

90

70

175

良好

135

130

170

110

160

155

80

60

140

145

3.2.3混凝土抗压强度发展趋势

表5混凝土抗压强度发展趋势

14d

60d

90d

34.6

43.2

48.3

51.2

56.3

60.1

26.9

33.8

38.9

46.6

52.6

6