海工混凝土Word文档下载推荐.docx
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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2H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
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
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
H4最好，H3次之，H2再次，但都强于H1胶凝材料
（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
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围的颗粒互相填充
5、6所示。
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、
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
改善混凝土的宏观性能。
根据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
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，
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）
50％～70％时，
1000C）。
根据对Ⅰ型和ⅠI型高性能海工
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，
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
70
175
良好
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
60.3
28.5
37.1
40.8
47.4
58.8
62.9
50.9
58.7
64.3
66.8
67.4
31.3
42.5
53.2
63.4
67.5
70.2
35.9
44.2
54.5
65.7
68.9
70.6
表5趋势说明了在标准养护条件下，相对普通混凝土（纯水泥混凝土）而言，掺有Ⅰ型和Ⅱ型高性能海工
混凝土专用掺和料的高性能海工混凝土的早期抗压强度较低，28天抗压强度则基本相当，而后期强度则较
高，并且各龄期Ⅱ型高性能混凝土的抗压强度均大于Ⅰ型。
3.2.4混凝土其它力学性能
表6混凝土其它力学性能
抗折强度（Mpa）
劈拉强度（Mpa）
轴压强度（Mpa）
弹性模量（104MPa）
8.0
4.3
36.6
3.00
7.4
3.8
29.7
3.27
7.9
4.0
27.2
3.35
9.5
4.4
43.8
3.69
8.9
3.9
36.8
3.65
9.3
4.5
4.13
根据表6，大掺量有高性能海工混凝土专用掺合料的混凝土其常规力学性能与基准混凝土相当。
3.2.5收缩变形性能
35系列混凝土为例，比较高性能混凝土和普通混凝土的收缩变形性能。
如图8所示。
图835系列混凝土收缩变形性能
可得出，较基准混凝土，高性能混凝土的收缩发展趋势基本相同，但其收缩量要小一些。
极限收缩量为
0.5E-3左右。
3.2.6混凝土的绝热温升变化趋势
JR
绝热温升实验就是在绝热条件下，直接测定混凝土水化过程中的温度变化和最高温升值。
实验采用
型混凝土绝热温升测定仪，实验结果见表
7。
表7：
混凝土绝热温升试验结果
绝热温升值（℃）
峰值时间（小时）
74.2
45
65.5
61
53
根据表7，高性能海工混凝土在配制过程掺量引入活性矿物掺合材料，故其绝热温升峰值较基准混凝土
有不同程度的降低，且峰值出现时间推迟。
在相同掺量条件下，Ⅱ型掺合料其绝热温升较Ⅰ型掺合料要高，
峰值出现时间提前。
故采用Ⅰ型高性能海工混凝土专用掺合料的混凝土可用于大体积混凝土的浇筑。
3.2.7混凝土常规耐久性能
比较高性能混凝土和普通混凝土在抗碳化、抗渗和抗冻性能的不同，试验结果如表8。
表8混凝土的碳化、渗透和抗冻性能
碳化深度（mm）
渗透高度（mm）
抗冻（冻融循环100次）
碳化深度
（mm）
碳化后混凝土强
度损失（％）
最大渗水压力
（MPa）
渗水高度
质量损失
（％）
相对动弹性模量
损失（％）
0.30
0.63
2.5
26.3
0.9
8.1
0.16
0.42
7.1
0.6
6.9
0.46
6.5
7.2
0.25
0.50
20.5
0.7
0.17
0.38
6.6
0.5
6.8
0.14
0.37
5.4
0.4
6.4
表中数据表明，高性能混凝土的抗碳化、抗渗和抗冻性能均较基准混凝土有不同程度的提高，尤其是高
性能混凝土抗渗能力的改善十分明显，说明较基准混凝土，高性能混凝土的部孔隙结构得以致密或曲化，
使得渗透通路阻塞或延长。
为对比掺有Ⅰ和Ⅱ型掺合料的高性能海工混凝土与纯水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能和抵抗碱骨料反
应性能，同时进行了复合胶凝体系与纯水泥体系的抗蚀系数和碱骨料反应试验。
表9结果表明，将高
性能海工混凝土专用掺合料引入纯水泥胶凝体系后，其抗硫酸盐、抑制碱骨料反应的能力有明显改善。
表9混凝土胶凝材料抗硫酸盐、抑制碱骨料反应的性能
抗蚀系数
碱骨料反应
纯硅酸盐水泥（100％）
0.92
0.2
纯硅酸盐水泥（40％）＋Ⅰ型掺合料（60％）
1.25
0.05
纯硅酸盐水泥（40％）＋Ⅱ型掺合料（60％）
1.12
0.03
3.2.8混凝土抗Cl-渗透性能研究
3.2.8.1混凝土电通量、表观氯离子扩散系数试验
表10混凝土电通量、表观氯离子扩散系数测试结果
电通量（C）
表观Cl-扩散系数Da（E-12m2/s）
备注
1263
4.85
此中Da值为浸泡
90天时的测试值
826
741
1.10
1112
4.26
750
1.15
637
0.95
试验结果表明，掺有海工专用掺和料的混凝土电通量均小于1000C，且Ⅱ系列较Ⅰ系列小，但均比基准
混凝土组小。
这说明高性能海工混凝土的抗氯离子渗透性能比普通混凝土有极大提高，Ⅱ型高性能海工混
凝土专用掺合料对于混凝土抗氯离子渗透性能的改善程度较Ⅰ型掺合料高。
90天表观氯离子扩散系数的测
试结果也与电通量试验结果有相类似的趋势。
1.1.8.2恒电压钢筋快速锈蚀试验
恒电压锈蚀快速试验可对混凝土阻止其部钢筋锈蚀的能力作以定性描述。
与用混凝土氯离子扩散系数来
间接计算混凝土的耐用寿命不同，该试验定量反映了高性能混凝土在快速试验条件下，其寿命相对于基准
混凝土的变化。
如图9所示，掺有Ⅰ型和Ⅱ型高性能海工混凝土专用掺合料的混凝土破坏时间是基准混凝
土的1.5～2.0倍左右，假设基准混凝土的一般寿命为50年，则高性能海工混凝土的寿命可达100年左右。
图9混凝土钢筋锈蚀快速试验结果
四、结论
1.2粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等矿物掺合料的复合引入是实现高性能混凝土的有效途径之一。
多元
复合胶凝材料对混凝土性能的改善与其在混凝土中形成良好微级配，微集料效应、形态效应、界面效应、
火山灰效应等复合交互迭加有关。
合理控制各种矿物掺合料的物理性能和掺量比例等参数，可最大化发挥
多元胶凝材料的复合效应，改善混凝土的综合性能。
1.3高性能海工混凝土专用掺合料基于各种矿物掺合材料的交互叠加效应，通过各种矿物掺合材料的合
理匹配，以特殊工艺形成的可满足高性能海工混凝土配制的矿物外掺材料，对新拌混凝土性能，混凝土的
物理力学性能，混凝土温升，混凝土抑制碱骨料反应等具有改善效果。
尤其对混凝土耐久性能，抗氯离子
侵蚀性能等有显著的增益效果。
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