冶金部耐热混凝土实用标准.docx
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冶金部耐热混凝土实用标准
耐热混凝土配合比设计及性能检验规程
1总则
针对冶金建筑工程的需要，编制该规程。
本规程中的耐热混凝土指用普通硅酸盐水泥（或硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥）、耐热粗细骨料、耐热掺和料、水以及根据需要选用合适混凝土外加剂搅拌均匀后采用振动成型的混凝土，它能够长时间承受200～1300℃温度作用，并在高温下保持需要的物理力学性能。
该混凝土不能使用于酸、碱侵蚀的部位。
2原材料要求
根据耐热温度高低，温度变化的剧烈程度选用原材料的品种。
2.1水泥
2.1.1硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥应相应符合国标GB175-1999、GB1344-1999、GB201-2000的要求。
对于高炉基础耐热混凝土使用的水泥，应压蒸安定性合格。
2.1.2对耐热温度高于700℃的混凝土，水泥中不能掺石灰岩类混合材。
低于700℃时，掺量亦不能超过5%。
2.1.3硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥的最高使用温度为1200℃，矿渣水泥的最高使用温度为700℃，且磨细水淬矿渣含量不大于50%，铝酸盐水泥最高使用温度为1400℃。
2.1.4每立方米耐热砼中的水泥用量不应超过450kg。
2.2掺和料
2.2.1使用温度大于350℃的耐热砼，应掺加耐热掺和料。
2.2.2常用的耐热掺和料有粘土熟料、铝矾土熟料、粘土砖粉、粉煤灰（不低于Ⅱ级）等。
其技术要求见表1：
表1耐热砼用掺和料技术要求
序号
种
类
混合材细度
1.08mm筛余
（%）
化学成分（%）
Al2O3
CaO
Fe2O3
SO3
烧失量
1
粘
土
质
粘土熟料
≤30
≥30
≤5.5
≤0.3
粘土砖
≤30
≥30
2
高
铝
质
高铝砖
≤30
≥65
矾土熟料
≤30
≥48
3
粉
煤
灰
≤15
≥20
≤4
≤8
4
高炉矿渣
≤4.5
注：
掺和料含水率不得大于1.5%。
2.3粗细骨料
2.3.1耐热砼不宜采用石英质骨料。
如砂岩、石英等。
应选用粘土熟料、铝矾土熟料、耐火砖碎料、粘土砖碎料、高炉重矿渣碎石、安山岩、玄武岩、辉绿岩等。
且高炉重矿渣碎石、安山岩、玄武岩、辉绿岩仅限于温度变化不剧烈的部位。
2.3.2骨料的燃烧温度不低于1350～1450℃。
2.3.3对于已用过的粘土砖，应除去表面熔渣和杂质，且强度应大于10MPa。
高炉重矿渣应具有良好的安定性，不允许有大于25mm的玻璃质颗粒。
2.3.4一般粗骨料粒径不得大于20mm，在钢筋不密的厚大结构中不应大于40mm。
2.3.5骨料中严禁混有有害杂质，特别是石灰岩类碎块等。
2.3.6对于温度低于350℃，可使用河砂。
低于700℃，温度变化不剧烈时，优先选用高炉重矿渣骨料。
2.3.7高炉重矿渣碎石、安山岩、玄武岩、辉绿岩粗细骨料的级配应符合GB/T14684-2001《建筑用砂》、GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石要求》。
高炉重矿渣碎石还应符合YBJ205-84《混凝土用高炉矿渣碎石技术标准》的要求。
粗骨料最大粒径不宜超过31.5mm，最佳不超过25mm。
粘土质及高铝质骨料的颗粒粒级，级配及化学成分要求见下表：
表2耐热砼骨料的技术性质
序号
骨料种类
骨料颗粒级配（按累计筛余计%）
化学成分
粗骨料颗粒（mm）
细骨料颗粒（mm）
Al2O3
CaO
Fe2O3
SO3
26.5
9.50
4.75
4.75
1.18
0.60
1
粘土质
粘土熟料
0～5
30～60
90～100
5～10
20～55
90～100
≥30
≤5.5
≤0.3
粘土砖
≥30
2
高铝质
高铝砖
≥65
矾土熟料
≥48
2.4拌合水
符合JGJ63-89《普通砼拌合用水标准》。
2.5外加剂
2.5.1符合GB8076-1997《普通砼用外加剂》
2.5.2应通过试配符合耐热砼的各种指标要求。
3耐热砼配合比设计和试配
耐热砼的配合比不但要满足耐热性能的要求，同时必须满足强度和施工和易性的要求。
在设计耐热砼配合比时，应根据极限使用温度和使用条件，选定合适的原材料，然后在参考经验配合比的前提下通过调整胶结材的用量、水灰比、骨料级配、掺和料及外加剂，并经过试验，从而优选出保证砼耐久性的经济、可靠配合比。
3.1胶结材的用量
一般情况下，骨料的耐热性能比胶结料好，当胶结料的用量超过一定范围时，随着胶结料用量的增加耐热性能将降低，因此在满足施工和易性和常温强度的要求下，尽可能减少胶结料的用量。
水泥用量一般可控制在砼总重量10～20%范围内。
对荷重软化点和耐热度要求较高，而常温强度要求不高的水泥耐热砼，水泥用量可控制在10～15%以内。
3.2水灰比
水灰比的增减对强度和残余变形的影响较显著。
在施工条件允许的前提下，应尽量减少用水量，降低水灰比，一般坍落度应小于20mm。
对于坍落度要求较大的耐热混凝土，必须掺用高效减水剂等外加剂。
3.3掺和料用量
掺和料可以改善砼的耐高温性能，提高施工和易性，同时还可以减少水泥用量。
因此，对常温要求强度不高的耐热砼，掺和料用量可多些。
一般为水泥用量的30～100%。
3.4骨料级配及砂率
骨料级配应满足2.3.7的要求，细骨料占骨料总量的40～60%。
3.5以经验配合比为初始配合比，进行试配，调整确定基准配合比。
3.6经验配合比见表3。
表3耐热砼经验配合比
项次
种类
极限温度（℃）
耐热砼材料组成及用量配合比（kg/m3）
强度等级
适用范围
胶凝材料
掺合材料
粗细骨料
1
普通水泥耐热砼
700
普通水泥（300～
400）
水渣、粉煤灰（150～300）
高炉重矿渣、红砖、安山岩、玄武岩（1300～1800）
C15
温度变化不剧烈、无酸碱侵蚀的工程
900
普通水泥（300～
400）
耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖（150～300）
耐热度不低于1610℃的粘土熟料、粘土砖（1400～1600）
C15
无酸碱侵蚀的工程
1200
普通水泥（300～
400）
耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖、矾土熟料（150～300）
耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖、矾土熟料（1400～1600）
C20
无酸碱侵蚀的工程
2
矿渣水泥耐热砼
700
矿渣水泥（300～400）
耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖
高炉矿渣、红砖、安山岩、玄武岩（1400～1900）
C15
无酸碱侵蚀的工程
900
矿渣水泥（350～450）
水渣、粘土熟料、粘土砖（0～200）
耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖
C15
温度变化不剧烈、无酸碱侵蚀的工程
3
铝酸盐水泥耐热砼
1300
高铝水泥（300～400）
耐热度不低于1730℃的粘土熟料、矾土熟料150（～300）
耐热度不低于1730℃粘土砖、矾土熟料、高铝砖（1400～1700）
C20
宜用于厚度小于400mm结构、无酸碱侵蚀的工程
3.7耐热砼试配
3.7.1原材料称量及成型应符合GB/T50081-2002《普通砼力学性能试验方法标准》的要求。
3.7.2拌制水泥耐热砼时，水泥和掺和料必须预先拌合均匀，约拌2min。
3.7.3耐热砼的养护应遵守以下规定：
成型完后应在15～25℃的潮湿环境中养护，其中普通水泥（硅酸盐水泥）耐热砼养护不少于7d，矿渣水泥耐热砼不少于14d；铝酸盐水泥耐热砼不少于3d。
4耐热砼的检验项目和技术要求
用于检验耐热砼质量的试件，应在砼的浇筑地点随机抽取。
取样与试件留置应符合下列规定：
1>每拌制100盘且不超过50m3的同配合比的砼取样不得少于一次；2>每工作班拌制的同一配合比的砼不足100盘时，取样不得少于一次；3>一次连续浇筑超过500m3时，同一配合比的砼每100m3取样不得少于1次；4>取样组数见表4。
表4耐热砼的检验项目和技术要求
极限使用温度
检验项目
技术要求
每检验批取样组数
≤700℃
1.耐热砼强度等级
2.烧后的强度
1.≥砼设计强度等级
2.≥45%烘干抗压强度
3
900℃
1.砼强度等级
2.残余抗压强度
1.≥砼设计强度等级
2.≥30%砼烘干抗压强度，不可出现裂纹
3
1200～1300℃
1.砼强度等级
2.残余抗压强度
3.烧后线变化
4.荷载软化温度（变形4%）
1.≥砼设计强度等级
2.≥30%烘干抗压强度，不可出现裂纹
3.烧后线变化
1200℃时≤0.7%
1300℃时≤0.9%
4.≥极限使用温度
4
注：
试件尺寸见耐热砼性能检验相关要求。
5耐热砼性能检验
5.1烘干耐压强度检验
5.1.1目的及适用范围
检验耐热砼在标准养护nd后的烘干耐压强度作为耐热砼强度等级。
（普通水泥、矿渣水泥、铝酸盐水泥分别养护7d、14d、3d）。
适用于测定耐热砼的烘干耐压强度。
5.1.2检验设备
5.1.2.1材料试验机符合JGJ70-90中关于试验机的要求。
5.1.2.2电热干燥箱（300℃±1℃）。
5.1.2.3钢板尺，最小刻度0.05cm。
5.1.2.4试模70.7×70.7×70.7mm符合JGJ70-90第7.0.2条要求。
5.1.3试样制备。
在与生产工艺相同条件下，直接成型棱长为70.7±0.5mm的立方体试样3件。
当骨料最大粒径大于25mm时，直接成型棱长为100±1mm的立方体试样。
5.1.4检验步骤
5.1.4.1养护龄期到达后及时在110±5℃条件下烘干8h以上，（烘干升温速度为20～30℃/h），然后自然冷却至室温后进行检验。
5.1.4.2用钢板尺分别测量并记录立方体试样上、下受压面的长度，准确至0.1mm。
5.1.4.3将试样受压面对准试验机上、下压板中心，以0.5～1MPa/s的加压速度均匀地施压于试样，至试样破坏，并记录最大压力值。
5.1.5结果计算
将测量数据代入下列公式，计算各个试样的烘干耐压强度，以三个试样的平均值为代表值，并精确至0.1MPa。
A1=a1×a2
A2=b1×b2
A=（A1+A2）/2
S=P÷A
式中，A1、A2—试样上、下受压面的面积（mm2）
a1、a2—试样上受压面的两维长度（mm）
b1、b2—试样下受压面的两维长度（mm）
A—试样受压面积（mm2）
P—试样破坏时荷载（N）
S—试样烘干耐压强度（MPa）
5.2烧后抗压强度、残余抗压强度检验
5.2.1目的及适用范围
检验耐热砼在经过一定时间的高温加热后的耐压强度。
检验耐热砼在经过一定时间的高温加热后，随炉冷却到室温，放在干燥空气中养护，10d后的耐压强度。
适用于检验耐热砼的烧后抗压强度和残余抗压强度。
5.2.2检验设备
5.2.2.1箱式加热炉
5.2.2.2电热干燥箱（300℃±1℃）。
5.2.2.3材料试验机同5.1.2.1。
5.2.2.4钢板尺，最小刻度0.05cm。
5.2.3试样制备：
同5.1.3。
5.2.4检验步骤
5.2.4.1养护龄期到达后及时在110±5℃条件下烘干8h以上（烘干升温速度为20～30℃/h）。
5.2.4.2放在加热炉中以每小时不超过150℃的升温速度，升温至指定温度，恒温3h（残余强度恒温4h），随炉冷却至室温。
5.2.4.3取出经过恒温3h的冷却试样作烧后抗压强度检验。
5.2.4.4取出经过恒温4h的冷却试样，放在干燥空气中养护10d后，作残余抗压强度检验。
5.2.4.5用钢板尺分别测量并记录立方体试件上、下受压面的两维长度，准确至0.5mm。
5.2.4.6加压速度同烘干耐压强度检验。
5.2.5结果计算同5.1.5。
5.3烧后线变化检验
5.3.1目的及适用范围
测定耐热砼加热至高温后的长度增减变化。
适用于耐热砼的烧后线变化检验。
5.3.2试验设备
5.3.2.1千分尺：
量程50～75mm，精度0.01mm。
若试件尺寸为100mm时，量程应为75～100mm或100～125mm。
5.3.2.2加热炉；应满足极限温度的要求。
且计量检定合格。
5.3.3试样制备
5.3.3.1试样的检验数量为3个。
5.3.3.2同5.1.3。
5.3.3.3用氧化铬在试样成型面上编号。
5.3.4试验步骤
5.3.4.1测量试样长度时，将试样成型面向上，并在试样的四个侧面划出对角线，在每个侧面上按图定出四个测点，加以标记，然后用螺旋百分尺测量试样在两个方向（X，Y）上的各对应点之间的距离。
每次测量应重复两遍，以平均值记录。
要保持加热前后所有测量操作条件的一致。
5.3.4.2装样
5.3.4.2.1将试样成型面向上，放置在炉膛内的均温带，距发热体30mm以上。
试样间至少应保持10mm的间距。
炉膛装样区的温差不得大于20℃.
5.3.4.2.2试样可交错迭放两层。
试样之间及试样与炉底的接触面应用在高温下不与试样发生作用的细砂（如电熔刚玉砂，一等高铝矾土熟料砂等）垫平。
5.3.4.3升温速度：
低于检验温度200℃前5～10℃/min。
然后以3～5℃/min升温至检验温度。
5.3.4.4到达检验温度后保温4h，保温期间温差不可超过±10℃。
5.3.4.5应保持炉内为中性气氛或氧化气氛，不可使用还原气氛。
5.3.4.6保温结束后，试样随炉自然冷却至室温，然后进行测量。
允许在200℃以下装、出炉。
5.3.5结果计算
5.3.5.1每个试样的烧后线变化百分率按下式计算：
△L=（（L1-L0）×100）/L0
式中△L—试样烧后线变化（%）
L0—加热前试样的平均长度（mm）
L1—加热后试样的平均长度（mm）
5.3.5.2试样烧后收缩以“-”号表示，烧后膨胀以“+”号表示。
“+”、“-”号均写在数字的前面。
5.3.5.3耐热砼烧后线变化的检验结果，以三个试样的平均值为代表值，精确至0.1%。
报告中应列出每个试样的测定值。
5.3.5.4加热后的试样当发现有熔洞、剥落、鼓凸等现象时，应在报告中注明。
如在测点部位，则该点的测试结果应予以舍弃，舍弃的测试值超过两个时，该试样须作废。
5.3.6检验误差
5.3.6.1同一试验室同一批试样的平均值的复验误差不可超过0.1%。
5.3.6.2不同试验室同一批试样的平均值的复验误差不可超过0.2%。
5.4荷重软化温度检验，执行YB/T2203-1998《耐火浇注料荷重软化温度试验方法》。
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