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２００８年第１１期 （总第１７７期） 黑龙江交通科技
ＨＥ ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯ１。ＯＮＧ ＫＥＪＩ Ｎｏ．１１，２００８
（Ｓｕｍ Ｎｏ．１７７）
高性能混凝土在路面工程中的应用 李宝建 （涿州市公路路政管理站）
摘要：通过在普通混凝土中同时掺加矿物掺和料一粉煤灰和化学外加剂一引气剂，提高普通混凝土的路面 工作性能、使用性能，并成功应用于工程实践。 关键词ｉ高性能；混凝土；路面；应用 中图分类号：Ｕ２１４ 文献标识码：ｃ 文章编号：１００８－３３８３（２００８）１１－００５７一ｏ２
ｌ前言 随着我国交通运输的发展，旧有公路已渐渐不能满足交 通运输的需求，公路建设的整体发展和路面结构的性能完善 已迫在眉睫，尤其在水泥混凝土路面方面，对质量标准的要 求大大提高。针对此现状，交通部于２００３年７月１日颁布 实施了新的《公路水泥混凝土路面施工技术规范》，规范中 对原材料的质量、水泥混凝土的搅拌、运输、铺筑、抗滑及养 生等工艺都做了更加严格的要求和提高。研究配制高性能 混凝土、实践应用于水泥混凝土路面，以提高其耐久性，在目 前尤为重要。 ２反应机理 ２．１掺加粉煤灰可提高混凝土路面的抗弯拉强度，尤其是 后期强度 用高性能混凝土技术铺筑高等级水泥混凝土路面，可以 有效地提高路面的抗弯拉强度，特别是开放交通后的水泥混 凝土路面后期强度，对于抵抗重载、减少断板破坏起着显著 作用。其主要原因是水泥的水化反应生成物是水化硅酸钙、 水化铝（铁）酸钙、氢氧化钙和水化硫铝酸钙等，其中氢氧化 钙和水化硫铝酸钙是导致水泥混凝土耐久性差的根源，而粉 煤灰掺合料主要成分是氧化硅和氧化铝，它具有与水泥水化 生成的氢氧化钙反应的特性，称作“二次反应”，二次反应的 生成物依然是水化硅酸钙和水化铝（铁）酸钙凝胶体，这是 水泥石中提高强度的主要矿物来源。 ２．２掺加粉煤灰可有效提高水泥混凝土的工作性 高品质粉煤灰的形态多数是空心微珠玻璃球，由于“微 珠”效应，使掺用粉煤灰的水泥混凝土施工所需要的流动 性、粘聚性、饰面性等工作性良好，对于大型的滑模摊铺工 艺、一般的三轴整平工艺，均具有良好的可操作性，可有效地 提高了水泥混凝土路面的平整度，进而提高水泥混凝土路面 的使用性能。 ２．３掺加引气剂可提高水泥混凝土耐久性 引气剂通过引气，在混凝土中形成均匀、细微的小气泡， 可增大新拌混凝土的粘聚性，防止泌水离析，提高混凝土的 匀质性，所引含气量增大了混凝土中水泥浆的体积，可改善 混凝土的工作性，使成型的混凝土结构表面光滑密实、平整 度高，从而保证路面表观质量。相关试验证明，适宜含气量 的引气混凝土弯拉强度提高１０％一１５％，降低抗弯弹性模 量，减少干缩和温缩变形，改善路面混凝土的耐候性，增强耐 久性。引气剂还是目前已知的提高抗冻性和抗盐冻性的最 有效的方法。 ３配合比设计 ３．１配合比设计原则 以普通混凝土基准配合比为基础，按“超掺法”掺加粉 煤灰、按规范要求的含气量掺加引气剂，使配置的混凝土在 保证工作性的同时有效降低水灰比，提高混凝土的强度，尤 其是表面强度和后期整体强度。“超掺法”即粉煤灰总掺量， 收稿日期：２００８—０７—２８ 一部分取代等体积的水泥，超量部分取代等体积的砂。 ３．２设计步骤 （１）确定基准配合比，计算出基准配合比中各材料用 量。 （２）确定粉煤灰超掺系数和引气剂用量。 （３）计算粉煤灰总量。 （４）计算高性能混凝土单位体积水泥用量。 （５）计算高性能混凝土单位体积砂用量。 （６）确定其他各种材料用量。 （７）试拌调整提出试验室配合比。 ３．３原材料 （１）水泥：河北曲寨水泥厂“曲寨”牌４２．５旋窑普通硅 酸盐水泥。 ． （２）砂：河北正定中砂，主要技术指标见表１。 表１砂的技术指标
混凝土坍落度损失过快原因分析及解决方案随着混凝土工艺和性能的发展，高性能混凝土、自密实混凝土等相继得到广泛应用。
这些混凝土施工不再单纯考虑混凝土的强度，还要考虑混凝土的耐久性和施工性。
混凝土在拌合站开始搅拌至运到现场进行浇筑，中间需要运输、停放的时间，这期间会使混凝土的和易性变差，混凝土的这种现象又称为坍落度经时损失。
混凝土的坍落度损失直接影响了混凝土的施工性，给施工带来困难，可能造成施工事故，而且影响硬化混凝土的质量。
因此，分析引起混凝土坍落度过快的原因，对于预防混凝土坍落度损失具有指导意义，从而提高混凝土的施工性。
影响混凝土坍落度损失的因素十分复杂，如水泥水化放热及矿物组成、外加剂及掺加方式、环境条件、混凝土搅拌及运输方式、施工配合比、水泥用量和矿物掺合料用量等。
本论文主要从以下几个方面探讨引起混凝土坍落度损失的原因。
1. 混凝土坍落度损失影响因素-水泥水泥熟料的矿物组成和其矿物形态，直接影响到水泥水化硬化的进程以及对外加剂的吸附，因此对混凝土的施工性能有很大的影响。
水泥水化消耗自由水，并产生水化产物，使新拌混凝土的黏度增大是导致坍落度损失的主要原因。
水泥熟料四大矿物为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。
其中铝酸三钙水化最快，如果没有合适的调凝组分，铝酸三钙很快水化生成片状的水化铝酸四钙，这些水化产物相互搭接，致使新拌混凝土很快丧失流动性。
硅酸三钙水化反应也很快，并且由于硅酸三钙是水泥熟料中含量高的矿物，其水化程度直接影响浆体的凝结硬化。
因此，熟料中铝酸三钙和硅酸三钙含量的水泥，特别是铝酸三钙含量高的水泥，初期水化快，易造成混凝土坍落度损失。
水泥组分中的石膏也会对混凝土的坍落度产生很大影响。
在水泥粉磨过程中，由于熟料温度很高，会使水泥所用的二水石膏发生脱水形成半水石膏、无水石膏，使硫酸盐的活性增加。
因二水石膏的溶解度和溶解速率小于半水石膏，但大于无水石膏，故石膏能调节水泥硬化凝结时间。
铝酸钙粉用途一、引言铝酸钙粉是一种常见的无机化合物，具有多种用途。
本文将详细介绍铝酸钙粉的用途，包括医药、建筑材料、食品添加剂等方面。
二、医药领域1.止血剂铝酸钙粉可以作为止血剂使用。
在手术中，医生会将其散布在伤口上，以达到止血的目的。
在牙科手术中也有广泛应用。
2.胃药铝酸钙粉还可以用于制备胃药。
它可以与其他成分一起制成抗酸胃药，缓解消化不良等症状。
3.口腔保健品铝酸钙粉也被广泛应用于口腔保健品中。
它可以被添加到牙膏和漱口水中，以去除牙菌斑和减少口臭。
三、建筑材料领域1.水泥添加剂铝酸钙粉是一种重要的水泥添加剂。
它可以增加混凝土和水泥的强度，并提高其耐久性。
2.防火材料铝酸钙粉也可以用于制备防火材料。
它可以被添加到建筑材料中，以提高其防火性能。
3.陶瓷材料铝酸钙粉还可以用于制备陶瓷材料。
它可以增加陶瓷的硬度和耐磨性，使其更加坚固。
四、食品添加剂领域1.调味剂铝酸钙粉可以被添加到食品中作为调味剂使用。
它具有增强食品口感和保持色泽的作用。
2.稳定剂铝酸钙粉还可以用作稳定剂。
它可以防止食品在加工和储存过程中分解或变质。
3.膨化剂铝酸钙粉也是一种常见的膨化剂。
它可以被添加到面包、蛋糕等烘焙产品中，使其更加松软和有弹性。
五、其他领域1.油漆颜料铝酸钙粉还可以被用于制备油漆颜料。
它可以改善涂层的光泽度和耐候性。
2.电子材料铝酸钙粉也可以用于制备电子材料。
它可以被添加到半导体和电子元件中，以增加其稳定性和可靠性。
3.纺织品铝酸钙粉还可以用于制备纺织品。
它可以被添加到织物中，以改善其柔软度和耐久性。
六、结论铝酸钙粉是一种多用途的无机化合物，广泛应用于医药、建筑材料、食品添加剂等领域。
随着科技的不断发展，铝酸钙粉的应用范围将会更加广泛。
混凝土中铝含量标准一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其性能的优劣直接影响着建筑物的质量和使用寿命。
铝是混凝土中的重要元素之一，在混凝土中起到了很重要的作用。
但是，过高或过低的铝含量都会对混凝土的性能产生负面影响。
因此，制定合理的铝含量标准对于混凝土的生产和使用具有重要意义。
二、铝在混凝土中的作用1. 提高混凝土的强度和耐久性适量的铝可以促进水泥的水化反应，提高混凝土的强度和耐久性。
此外，铝还可以填充水泥胶体中的孔隙，减少混凝土的渗透性和渗水率。
2. 改善混凝土的工艺性能铝可以促进混凝土的早期硬化，缩短混凝土的凝结时间，提高混凝土的工艺性能。
同时，铝还可以降低混凝土的热量释放，减少混凝土的收缩和开裂。
3. 影响混凝土的耐久性过高或过低的铝含量都会对混凝土的耐久性产生负面影响。
过高的铝含量会导致混凝土的膨胀和开裂，影响混凝土的耐久性；而过低的铝含量则会导致混凝土的强度和耐久性下降。
三、国内外铝含量标准比较1. 国内标准目前，我国对于混凝土中铝含量的标准主要有以下两个：（1）GB/T 14684-2011《混凝土用铝粉》该标准规定了混凝土用铝粉的技术要求、试验方法、标志、包装、运输和储存等方面的内容。
其中，对于铝含量的要求如下：- 铝含量应符合以下规定：- 铝粉（Al）含量不得低于95.0%；- 氧化铝（Al2O3）含量不得高于1.5%；- 铁（Fe）含量不得高于0.5%。
（2）JGJ/T 70-2009《建筑用混凝土》该标准规定了建筑用混凝土的技术要求、试验方法、标志、包装、运输和储存等方面的内容。
其中，对于铝含量的要求如下：- 普通混凝土中铝含量不得超过5.0%；- 高性能混凝土中铝含量不得超过8.0%。
2. 国外标准国外对于混凝土中铝含量的标准也有所规定。
以下是几个主要国家的标准：（1）美国标准美国标准规定了混凝土中铝含量的限制。
其中，ASTM C 150规定，普通混凝土中铝含量不得超过6.0%，高性能混凝土中铝含量不得超过8.0%。
水泥的性能特点及其可能的改性方法1133001 1113300107 刘晓玲摘要：水泥作为广泛应用的建筑材料，满足不同的使用要求有不同的组成与结构，还要满足规定的技术性质标准。
水泥混凝土是土木工程中应用最多的混凝土，水泥对混凝土的使用以及各种性能都有很大的影响。
通过在水泥中加入纤维，聚合物，或采用纳米混合材料会极大地改善水泥的性能，而满足不同混凝土工程的要求。
关键词：水泥组成与结构水泥技术性质混凝土工程新性能水泥一水泥概述水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，加适量水搅拌，经一系列物理化学反应能由可塑性浆体变坚硬的石状体，并能将砂、石等散粒材料胶结成砂浆或混凝土。
水泥广泛应用于工业与民用建筑工程，还广泛应用于农业、水利、公路、铁路、海港和国防等工程。
1.水泥的组成水泥的品种很多，按水泥的矿物组成，可以分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥、铁铝酸盐类水泥，氟铝酸盐类水泥等。
但其中最基本，应用最广泛的是硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥：以硅酸盐为主要矿物组成的称为硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥主要有以下几种类型：①硅酸盐水泥：据GB 175—2007，由硅酸盐水泥熟料、0 ~ 5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，即国外通称的波特兰水泥。
不掺混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ，在水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。
②普通硅酸盐水泥：据GB 175—2007，由硅酸盐水泥熟料、＜5% ~ ≤20%的活性混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号：P·O。
③矿渣硅酸盐水泥：据GB 175—2007，由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号：P·S。
水泥中粒化高炉矿渣的掺入量按百分比记为＜20% ~ ≤70%（＜20% ~ ≥50%为P·S·A 型，＜50% ~ ≥70%为P·S·B型）。
耐高温水泥的概念,顾名思义,就是可以耐高温的水泥.它的种类很多:高铝水泥铝酸盐系列耐高温水泥N型超早强铝酸盐水泥纯铝酸钙水泥磷酸盐系列耐高温胶凝材料特点：耐高温，耐腐蚀组成：主要为铝酸盐系列，另外还有磷酸盐系列用途：窑炉内衬（电力、石化、冶金、建材）一、高铝水泥凡以铝酸钙为主，氧化铝含量约50%的熟料，磨制的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥。
1、定义：高铝水泥（以前称矾土水泥）是以铝矾土和石灰为原料，按一定比例配制，经煅烧、磨细所制得的一种以铝酸盐为主要矿物成分的水硬性胶凝材料，又称铝酸盐水泥。
2、品质指标（1）.标号高铝水泥的标号系按本标准规定的强度检验方法测得的3天抗压强度表示，分为425、525、625和725四个标号。
(根据GB201-2000要求，高铝水泥标准修订为铝酸盐水泥标准，铝酸盐水泥以铝含量为划分标准，其中CA50系列取消原标号，设立了按照3天强度细分的如A600,A700,A900 等品种）（2）细度0．088毫米方孔筛筛余不得超过10%注：水泥细度允许用比表面积来代替，按GB 207-63《水泥比表面积测定方法》测定不得小于2400厘米2/克，如有争议，以筛析法为准。
（3）凝结时间初凝不得早于40分钟，终凝不得迟于10小时。
（4）强度各龄期强度不得低于下表数值。
━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━| 水泥标号| 抗压强度，公斤/厘米2 │抗压强度，公斤/厘米2├─────- ┬──────┼──────┬───────│1天│ 3 天│ 1 天│ 3 天 |────────┼──────┼──────┼──────┼───────425 │ 360 │ 425 │40 │ 45────────┼──────┼──────┼──────┼───────525 │ 460 │ 525 │50 | 55────────┼──────┼──────┼──────┼───────625 │560 │625 │60 │ 65────────┼──────┼──────┼──────┼───────725 │660 │725 │70 │75────────┼──────┼──────┼──────┼───────28天的强度应予测定，其实侧值不得低于同标号的3天指标。
引言概述：超高性能混凝土（UltraHighPerformanceConcrete,UHPC）是近年来在建筑工程领域得到广泛应用的一种新型建材。
它具有出色的耐久性、高强度、高韧性等特性，能够满足多种复杂工程需求。
本文将对水泥系列中的超高性能混凝土进行详细的阐述，包括其成分组成、特性、应用范围和未来发展趋势。
正文内容：1.成分组成1.1水泥基体：超高性能混凝土主要由水泥、细骨料和粗骨料组成。
其中，水泥被用作胶凝材料，通过与水反应形成水化产物，使混凝土具有一定强度。
细骨料和粗骨料负责填充水泥基体，增加混凝土的密实性。
1.2控制剂：为了改善超高性能混凝土的工作性能和强度，控制剂被引入其中。
常用的控制剂包括高性能减水剂、粉煤灰、硅灰等。
1.3纤维增强：为了增加超高性能混凝土的韧性和抗裂能力，纤维被添加到混凝土中。
常见的纤维包括钢纤维、聚丙烯纤维等。
2.特性2.2高耐久性：超高性能混凝土具有出色的耐久性，能够抵抗酸碱侵蚀、氯离子渗透等。
2.3优良的抗裂性能：由于添加了纤维增强材料，超高性能混凝土在承受荷载时能够承受更大的应力，从而减少了裂缝的产生。
2.4减少施工时间和成本：超高性能混凝土施工速度快，可以节约人力和时间成本。
3.应用范围3.1桥梁建筑：超高性能混凝土的高强度和耐久性使其成为桥梁建设的理想选择。
它可以应用于桥梁墩柱、桥面铺装等部位，保证桥梁的安全可靠。
3.2建筑外墙：超高性能混凝土可以制作各种外墙装饰板和构件，具有良好的防水、防火和耐候性能。
3.3隧道工程：由于超高性能混凝土的耐久性好，可以抵抗地下水渗透和隧道内部环境恶劣等问题，所以被广泛应用于隧道工程。
3.4节能建筑：超高性能混凝土密实度高，能够提供良好的隔热和隔声效果，被广泛应用于节能建筑。
3.5精细结构：超高性能混凝土具有优异的抗震性能和细腻的表面质感，被广泛应用于喷泉、雕塑等精细结构。
4.未来发展趋势4.1绿色环保：未来的超高性能混凝土将更加注重环境保护，绿色材料的应用将得到进一步推广。
建筑材料单词carbonating 碳化处理carbon steel 碳素钢carbonated shrinkage 碳化收缩carbon tetrachloride 四氯化碳cation 阳离子 anion 阴离子cationic emulsifier 阳离子乳液化剂capillary voids (pores) in cement水泥中的毛细管capillary water 毛细管水carbon dioxide 二氧化碳cement 水泥cement clinker 水泥熟料cement fineness 水泥细度cement mortar 水泥砂浆cement resistance to chemical水泥抗化学侵蚀性cement paste 水泥浆cement soundness 水泥安定性cement specifications 水泥规范cement strength 水泥强度cement types 水泥品种cement-water ratio 灰水比characteristic strength 特征强度chemically combined water 化学结合水crack 裂纹chemical property 化学性质chert 燧石 ( 黑硅石 )chloride 氯化物chord modulus of elasticity 弦弹性模量civil Engineering 土木工程clinker 熟料coarse aggregate 粗集料coefficient of permeability of concrete 混凝土渗透系数coefficient of thermal expansion热膨胀系数coefficient of shrinkage 收缩系数coefficient of shrinkage of concrete 混凝土收缩系数compacting factor test 捣实系数试验compaction (consolidation)捣实( 捣固 ) compressive strength 抗压强度computer control system 计算机控制系统cube size 立方体试件尺寸coarse aggregate ratio to fine粗集料与细集料之比composite insulation 复合绝热层component组分 , 成分 , 构件composite 复合 , 合成 , 复合材料composite insulation 复合绝热层composite Portland cement复合硅酸盐水泥concrete 混凝土concrete batching plant 混凝土搅拌站concrete composition 混凝土配合比concrete block 混凝土砌块condensation polymerization 缩聚反应concrete products 混凝土制品concrete pump 混凝土输送泵condensed silica fume 浓缩 ( 凝聚 ) 的二氧化硅烟雾 ( 硅粉 )conductivity 导热性consistency 稠度corrosion of steel in concrete钢筋的腐蚀cost of concrete 混凝土成本cold bending test 冷弯试验cold-laid bituminous concrete冷铺沥青混凝土coal tar 煤沥青coarse aggregate 粗集料coefficient of variation (Cv) 变异系数cohesion 粘聚cohesiveness 粘聚性cold draw 冷拔cold-laid bituminous mixture冷铺沥青混合料cold stretching 冷拉cold working 冷加工colloid 胶体colloidal structure 胶体结构colloid mill 胶体磨compacting factor 捣实因素composite material 复合材料concrete 混凝土concrete mix 混凝土混合料concrete mix proportion 混凝土配合比continuous grading 连续级配cork 软木cork insulation 软木绝热制品creep 蠕变crack 裂缝cracking 开裂creep 徐变crescent ribbed bars 月牙肋钢筋critical aggregate size 临界集料尺寸critical degree of saturation临界饱和度critical stress 临界应力cross grain 斜纹C-S-H 水化硅酸钙crushing test 压碎试验crushing value 压碎值crystallization 结晶(作用) cryogenic behavior 低温性质curing 养护decay 腐朽dense concrete 密实混凝土defect 缺陷deflection 挠度degree of complex flow 复合流动度degree of hardness 硬度degree of humidity 湿度deicing salts action 除冰盐作用design of concrete mix混凝土配合比设计density 密度dense grading 密级配dicalcium silicate (C2S)硅酸二钙disperse phase 分散相dispersion medium 分散介质drying shrinkage 干燥收缩 ( 干缩 ) ductility 延展性durability 耐久性durability factor 耐久性因素dormant period 垫伏期early-age behavior 早期性质early strength cement 早强水泥early wood 早材asphalt cement 粘稠沥青(膏体沥青) asphalt concrete (地)沥青混凝土alkali-aggregate reaction 碱-集料反应bend stress 弯曲应力binder bonding agent 粘合剂binder 结合料blast-furnace slag 高炉矿渣blast-furnace slag cements 高炉矿渣水泥bleeding 泌水性blending method 调和法blender 搅拌器，打浆机bond 粘结Calcium钙，形成层calcium aluminate 铝酸钙calcium aluminate cement 铝酸钙水泥calcium carbonate 碳酸钙calcium chloride 氯化钙calcium ferroalumnates 铁铝酸钙calcium hydroxide 氢氧化钙calcium lignosulphonate 木质磺酸钙calcium lime 钙质石灰calcium oxide 氧化钙calcium silicate 硅酸钙calcium silicate hydrate(CHS) 水化硅酸钙calcium silicate insulat1on硅酸钙绝热制品calcium sulfates 硫酸钙calcium sulfoaluminate 硫铝酸钙calcium sulfoaluminate hydrates水化硫铝酸钙carbon disulphide 二硫化碳ettringite 钙矾石flint 燧石float test 浮标试验floating 刮平flow of cement mortar 水泥胶砂流动度flow value 流值formwork removal 拆模fine aggregate 细集料final set 终凝fire resistance 耐火性flowing concrete 流动混凝土flexural property 受弯性能flexural rigidity 抗弯刚度 (B)fiber reinforced plastics 纤维增强塑料fiber-glass reinforced plastics 玻璃纤维增强塑料fiber cement 纤维水泥fiber insulation 纤维绝热材料fineness of cement 水泥细度fineness modulus 细度模数(M) finishing 抹面( 修整 )fibre board 纤维板fiber concrete 纤维混凝土fine sand 细砂fiber saturation point 纤维饱和点filler 填料final set 终凝fire point 燃点fly ash 粉煤灰fly-ash cement 粉煤灰水泥flash set 闪凝( 瞬间凝结 )flash point 闪点flexural strength 弯曲强度graph 图表、图解graphical method 图解法gravel 砾石、卵石gradation 级配ground quick lime 磨细生石灰grading / gradation 颗粒级配grading curve 级配曲线grain-size refinement 颗粒尺寸的优化granite 花岗石gel 凝胶gel pores 凝胶孔gel/space ratio 凝胶/空隙比gap-graded aggregate 间断级配集料gas concrete 加气混凝土gap grading 间断级配fraction 组分fracture mechanics 断裂力学fracture toughness 断裂韧性free carbon 游离碳free calcium oxide 游离氧化钙fresh concrete 新拌混凝土freeze-thaw resistance 抗冻融性frost action on aggregate骨料受到冰冻作用frost action on cement paste水泥浆受到冰冻作用frost action on concrete混凝土受到冰冻作用frost resistance 抗冻性gypsum 石膏gypsum concrete 石膏混凝土hardening 硬化hardness 硬度high-early strength cement 早强水泥high-early strength concrete 早强混凝土high performance concrete 高性能混凝土homogeneous materials 均质材料hydrophilic and hydrophobic 亲水与憎水hydrated (Portland) cement paste 已水化的水泥浆hydration of Portland cement 波特兰水泥的水化hydration reaction of aluminates 铝酸盐水化反应hydration reaction of silicates硅酸盐水化反应hydraulic cement 水硬性水泥hydraulic pressure 水压力impact strength 冲击强度igneous rocks for aggregateimpact ductility 冲击韧性impact strength 抗冲击强度impermeability 抗渗性，不渗透性impact resistance 抗冲击性impact test 冲击试验impact toughness 冲击韧度initial set 初凝1ime 石灰lime cement 石灰水泥lime stone 石灰石loss of slump of concrete混凝土的坍落度损失low alloy steel 低合金钢macrostructure 宏观结构magnitude of self-stress 自应力magnesium oxide 氧化镁manganese steel 锰钢manual plastering 手工抹浆map cracking 龟裂marble 大理石masonry cement 砌筑水泥masonry mortar 砌筑砂浆mass concrete 大体积混凝土maximum aggregate size 最大集料粒径maximum crack width 最大裂缝宽度maximum density curve 最大密度曲线maximum size of sand 砂的最大粒径maximum theorical density 理论最大密度mechanical property 力学性质membrane curing 薄膜养护metal 金属metamorphic rock 变质岩mica 云母microcracking 微裂缝microsilica 微细二氧化硅(硅粉)mild steel 低碳钢microstructure 微观结构mineral admixture 矿物外加剂mineral powder 矿粉minimum crack spacing 最小裂缝间距mix design 配合比设计mixing of concrete 混凝土的搅拌mixing water 拌和用水mix proportioning(designing )配合比(设计)mix proportions 配合比mix proportion by absolute volume绝对体积法配合比(设计)mix proportion by loose volume现场松散体积配合比(设计)mix proportion by weight 重量配合比mixed base 混合基mixed-in-place 现场拌和mixed process 混合过程mixing time 拌和时间mixing water 拌和水mixed cement 混合水泥mixture 混合料modility，fluidity流动性modulus of deformation 变形模量(EB) modulus of elasticity 弹性模量modulus of elasticity concrete 混凝土弹性模量moisture 湿度,水分moisture absorption 吸湿率moisture content (MC) 含水量moisture condition 含水状态moisture content of aggregate骨料含水量monosulphalte 单硫酸盐monosulfate hydrate 单硫酸盐水化物mortar theory 胶浆理论mortar consistency 砂浆稠度mortar strength 砂浆强度needle penetrometer 维卡仪penetration index (PI) 针入度指数penetration 针入度Particle size 颗粒尺寸particle size distribution 粒度分布pat test 试饼法penetration resistance 抗贯入性percentage elongation 伸长率percentage passing 通过百分率percentage retained 存留百分率oven-dry aggregate 炉干骨料ordinary Portland cement普通硅酸盐水泥ordinary concrete 普通水泥混凝土open-graded mixture 开级配混合料poisson's ratio 泊松比physical property 物理性质phosphate 磷酸盐placing of concrete 混凝土的浇筑porosity 孔隙率portland cement 波特兰水泥portland blast-furnace slag cement 高炉矿渣波特兰水泥portland pozzolan cement火山灰质波特兰水泥portlandite 氢氧钙石pore-size distribution 孔径分布pozzolan 火山灰pozzolanic reaction 火山灰质反应preplaced aggregate concrete预填集料混凝土pumped concrete 泵送混凝土quality 质量，性质quality control 质量控制quality assurance 质量保证quartz 石英quartz glass 石英玻璃quartz sand 石英砂quartzite 石英岩quick lime 生石灰quick set 快凝quick setting cement 快硬水泥quick-taking cement 快凝水泥quick hardening 水硬性水泥quench 水淬，骤冷rapid setting and hardening cements快凝与快硬水泥raw limestone 石灰石ready-mixed concrete 预拌混凝土recycled-concrete aggregate再生混凝土集料regulated-set cement 调凝水泥reinforced concrete (RC) 钢筋混凝土relative density 相对密度resin 胶质，树脂retarder 缓凝剂retarding admixtures 缓凝外加剂retempering 重新调拌revibration 重新振捣rheological characteristics 流变特性sand 砂sand grading 砂的级配sandstone 砂岩sand grading curve 砂的级配曲线sand grading standard region 砂的级配标准区segregation 离析set retarder admixture 缓凝剂set retarding and water-reducing admixture 缓凝减水剂setting time 凝结时间setting of cement paste 水泥浆的凝结setting of concrete 混凝土的凝结shrinkage 收缩shrinkage-compensating concrete收缩补偿混凝土shrinkage crack 收缩裂缝sieve analysis of aggregate集料的筛分析silica fume 硅粉slag 矿渣slump cone test 坍落度锥体试验slump loss in concrete混凝土中的坍落度损softening point test 软化点试验solid／space ratio 固体/空隙比solid-state hydration 固态水化solidification 凝固作用soundness 安定性specific heat 比热specific surface area 比表面积specifications 规范standard specifications 标准规范stiffening of cement paste 水泥浆的变硬standard deviation 标准差standard error 标准误差standard of concrete 混凝土强度standard sand 标准砂standard sieve 标准筛standard test method 标准试验方法static modulus 静弹性模量strain 应变strength 强度strength at 28days 28天强度strength grade of cement 水泥强度等级strength of cement mortar 水泥胶砂强度strength of cube 立方体强度strength of cylinders 圆柱体强度structure high density concrete高表观密度混凝土结构stress 应力stress concentration 应力集中stressed crack 受力裂缝stress intensity factor 应力强度因素stress-strain curve 应力-应变曲线sulfate attack 硫酸盐侵蚀sulfate resisting cement 抗硫酸盐水泥temperature susceptibility 温度感应性temperature shrinkage 温度收缩temperature effects 温度效应tensile strain 拉伸应变tensile strain capacity 拉伸应变能力tensile strength 拉伸强度(抗拉强度) tetracalcium aluminate hydrate水化铝酸四钙test methods 试验方法test sieve 试验筛testing of material 材料试验testing sieve shaker 试验用振动筛分机test load 试验负荷the particle grading 颗粒级配thermal conductivity 导热性thermal contraction 热收缩thermal diffusivity 热扩散性thermal expansion coefficient热膨胀系数thermal insulation material 绝热材料thermal insulation properties 保温性能timber 木材toughness 韧性trial mixes 试拌混合物tricalcium aluminate 铝酸三钙tricalcium silicate 硅酸三钙uncombined CaO 游离CaOVander Wale force 范德华力vapor pressure 蒸汽压力vacuum insulation 真空绝热vapor barrier / water vapor retarder 隔汽层variegated glass 大理石纹Vebe consistency 维勃稠度void 空隙voids detection 空隙的测定voids ratio 孔隙率void in hydrated cement paste水化水泥浆中的孔隙water 水water absorption 吸水率water / cement ratio 水灰比water content 用水量water content (moisture content)含水率( 湿度 )water-lightness 不透水性water repellent admixture 防水剂water-proof 防水的water proofing admixture 防水剂water proofing compound 防水化合物water-reducing admixtures 减水剂water-reducing retaders 缓凝减水剂water-reducing admixture 普通减水剂workability control 和易性控制workability definition 和易性定义workability 工作性workability of ready-mixed concrete 预拌混凝土和易性workability of light weight concrete 轻混凝土和易性workability measurement 和易性测量。
铝酸钙水泥高性能混凝土 Karen L. Scrivenera,*, Jean-Louis Cabironb, Roger Letourneuxb
aLafarge, LaboratoireCentral de Recherche, 95 Rue du Montmurier, 38291 St. Quentin Fallavier, FranceLafarge Aluminates, Paris, FranceReceived 16 September 1998; accepted 11 May 1999 摘要 铝酸钙水泥有一个完全不同的化学波特兰水泥然而，主要由于其较高的成本，他们不 直接与波特兰水泥在一起。然而基于这些水泥混凝土具有很高的具体应用的性能。下面是文章中讨论的重点：抗酸性，特别是生物腐蚀和耐磨液压结构。这种应用扩展到胶凝材料的应用中。© 1999 Elsevier Science Ltd. All rightsreserved.
关键词：铝酸钙水泥、高性能混泥土、抗酸性、抗磨性、耐震性。
1、引言 “高性能”往往是等同的，确切的说，随着高性能的出现，虽然越来越重视耐久性。不管怎样，这点在运用于具体建筑结构必须坚定的。一个公认的观点，混泥土水泥有替代和抗争其他材料的能力。如金属或塑料，或结合他们实现高水平的性能。 铝酸钙水泥是比波特兰水泥贵很多的（大约4到5倍），于是没有竞争，后者在任何应用程序在常规或高性能混凝土由波特兰水泥制成的表现令人满意。不管怎样铝酸钙水泥也有应用在独特的性能，使它们能够被用在重要场合中它们往往有竞争力。这种高性能混凝土延伸应用到凝胶材料中。 本文介绍的基本化学和微观结构铝酸钙水泥混凝土，这是对于这些独特性能的材料的负责。下面是两个高性能应用的详细介绍：使用在污水处理网络，其中硫酸发电的细菌是一个问题，和运用在大坝建设中抵抗磨损的关键。这两个例子说明在特殊情况下不能一概而论，从耐久性强度和性能测试必须具体适应使用条件。 2、化学微观结构 波特兰和铝酸钙水泥基本差异（铝酸钙水泥）在于使凝结和硬化性质的活跃期。波特兰水泥在形成硅酸三钙和硅酸二钙的时候包涵氧化钙和氧化硅这些重要的氧化物。在与水反应的时候，无定形硅酸钙水合物和结晶氢氧化钙是主水合物组成。对照来看，铝酸钙水泥主要是氧化钙和氧化铝，很少有硅。这些联合给以铝酸一钙为主要活性相的水泥，与水反应为铝酸钙水合物。铝酸钙水泥的两个主要的应用领域（这不在本文讨论）在难治性混凝土用于工业过程中涉及的高的温度和所谓的“化学”，它往往是一个组成部分复杂的混合物，矿物和有机成分应用如自流层和瓷砖水泥。除了这些主要领域，还有一个巨大的多样性的应用，其中之一是使用传统的混凝土在恶劣的环境中提供良好的耐久性。 尽管存在着一些特殊的波特兰水泥，如抗硫酸盐或白色水泥，钙铝硅酸盐水泥的化学成分范围远小于家庭日常生活中使用的水泥。标准等级的水泥包含约40–50% 氧化铝和石灰石、铝土矿一般完全融化在反应炉。成分等级中含有多达80%的氧化铝是用于烧结耐火材料的。表1给出了近似化学成分的标准等级，在这里这是用于混凝土讨论。
在与水反应形成水合物的性质依赖于水化的温度，如图1所示在较低温度下十水铝酸钙是第一个水合物形成，中间温度八水铝酸二钙和三水氧化铝，和在较高的温度六水铝酸三钙和三水氧化铝。稳定阶段是六水铝酸三钙和三水氧化铝，和这些在其他阶段的转换的速度必然依赖于温度和水分。六水铝酸三钙的密度是最高的铝酸钙水合物，导致在一定程度水化 中有一个较高的孔隙率。然而，转换反应，也导致释放水，可进一步反应剩余的无水材料。因为这个原因铝酸钙水泥混凝土的强度发展曲线，在小部分在环境温度下具有形式如图2，随着最初的迅速增加到一个早期强度高处（相当于CAH10和C2AH8）在进一步增强前是一个缓慢下降到最低处（在变化为C3AH6和AH3的时候）的形式。控制初始水灰（瓦特/丙）率是对于应用和设计确保最低强度是足够的必须永远是对的这一长期强度根据非常重要的。在60年的实践和实验室的经验表明，良好的长期耐久性要求的水灰比最多0.4，并在这就需要一个没有减水剂水泥含量超过400千克/立方米。 由于快速水化反应，在水化初期有大量热释放。这样释放的后果是，部分超过几十厘米厚的部位温度将达到高达70℃或出现固化。因此，转换反应几乎瞬间发生，导致强度发展连续不断的增强（图2）。 影响水灰比和混凝土在未转化的转化在背散射电子显微下可以看到相当生动地画面（图3、4、5）。水在20℃导致结构致密，所有的水灰比在0.3到0.7之间低的孔隙率。然而，在70℃控制转换结构在0.4水灰比处密集，而在0.7处出现大孔的组织结构不良。进一步分析水化的细节在铝酸钙水泥中可以找到其他功能[ 1 , 2 ]。 当然，转换可能会影响其他性能，虽然化学影响水合物类型物理影响的孔隙度是经常混淆。例如，在转换过程中的酸碱度的改变是最小的不会导致钝化的加固（不变点的转换和转换相组合在25℃是CAH10+C2AH8+aq, pH=12.13,C3AH6+AH3+ aq, pH=11.97)在实践中由于存在少量碱金属，酸碱度价值会更高，然而，可能出现的由于碳化钝化（如波特兰水泥），这可能在多孔混凝土是更迅速的。 3、耐化学腐蚀 3.1.酸侵蚀
酸性环境中提供最好的化学攻击液压水泥的条件，在自然界这是最基本的。所有的混凝土，铝酸钙水泥和波特兰水泥都将在这些条件和能力提供一个可接受的使用寿命取决于几个因素，主要是供应率的酸和能力的混凝土中和酸。影响孔隙率取决在服务条件和在某些情况下可能是一个重要参数。
波特兰水泥是容易受到酸的攻击，因为氢氧化钙迅速溶解和开放孔隙度的进一步渗透，然后在深度的增加继续攻击混凝土。该肽凝胶也脱钙离开无结构的二氧化硅形成凝胶。在酸性攻击下典型的波特兰水泥混凝土表面变得非常粗糙和厚度发生损失通过攻击的水泥浆体和由此产生的骨料弹出。
铝酸钙水泥的良好性能关键在于水合物的性质，特别是氧化铝水合物（通常结晶形式的是三水氧化铝，AH3，但是这一阶段往往是结晶程度很差的铝酸钙水泥浆体，所以一般氧化铝水合物是首选）。氧化铝水合物PH值稳定下降到3或4以及溶解含有钙成分的其他水合物导致形成更多的填充物，在这一阶段填充毛孔，保护混凝土遭受进一步的腐蚀和一般的光滑攻击，表面有较少的损失。如式 （1）C3AH6 + 6H1 3Ca21 + 2A1OH3+ 6H2O 在pH值大约3.5以下是氧化铝水合物溶解，但是在这样的情况下做酸中和发现如式 （2）AH3 6H1 2A131 + + 6H2O 总的来说，中和反应显现平衡如式 （3）C3AH6 + 2AH3 + 24H1 3Ca21 + 6A131 + 24H2O 在这些低pH值将存在于表面和不受影响的混凝土内部之间的区域内，其中沉积氧化铝水合物提供障碍渗透酸。图5显示了一个显微照片从一个30岁的下水管道衬料显示这种致密的微观结构主要含有水合氧化铝。
比较波特兰和铝酸盐水泥中和酸能力如图6。实验测定中和能力是很困难的，因为传统的滴定程序中的值返回接近中性，在滴定的时候对于氧化铝没有衡量的参照。图6中数据显示具有中和能力的酸钙水泥砂浆含有合成骨料。这种骨料是由一个类似铝酸钙水泥生产工艺和具有铝酸钙水泥类似的组成做出来的。这种骨料显然与水泥浆体有非常良好的粘接。因此攻击面是很均匀，具有充分中和能力的骨料总可以实现中和。 3.2.生物腐蚀
特定情况下酸攻击可以发生在有细菌积聚的污水的下水道中。厌氧细菌生活在污水中将硫酸盐和污水转变为硫化氢，这反过来滋养的另一种形式的好氧菌，特别是在下水道的顶部转换硫化氢为硫磺酸。这就是所谓的生物腐蚀。在混凝土表面的酸碱度可能达到pH低于2。这种酸循环是在特定的环境下变的更加恶化（长时间停留的污水，温度升高，丰富的废水，低通气，和湍流）当这些条件特别严重或存在结合，波特兰水泥内衬迅速恶化并没有给予足够的性能。
这种复杂的现场条件在实验室中是很难复制的，而是在汉堡大学的一个模拟室了，从而在加速降解过程的20倍以上的优化条件下thiobacille茁壮成长。图7显示了波特兰水泥砂浆，铝酸钙水泥砂浆和加了骨料的铝酸钙水泥砂浆测试结果。从这种添加剂的作用可以看出不但在总体退化程度衡量的体重有所减轻，而且对pH值的改变有缓冲作用。
这些实验数据通过现场测验得到了证实。在下水道进入孔处停留的砂浆块状物和退化的数量来衡量体重减轻的标准和混凝土深层中和。表2显示的各种数据为加有硅质和合成集料的铝酸钙水泥，波特兰水泥以及加有砂浆和硅质砂的波特兰水泥的比较。
当被酸腐蚀时，转换和未转换水合物都为水合氧化铝凝胶阻挡孔隙，所以转换的程度没有影响的速度攻击，所示结果如表3 [ 4 ]。在混凝土衬砌情况下适用于铸铁管管道安装前，水管受到了蒸养处理前设置一个加速固化的工艺来保证形成的水合物处于稳定的阶段。铝酸钙水泥应用在恶化的进入孔和下水道，相对较高的环境温度下发生细菌腐蚀会导致混凝土在几年或更少时间后转换。
这里有许多现实中的例子。在澳大利亚和南非在20世纪50年代这些含有固体点混凝土污水管道被安装，在上世纪50年代的 Kuala Lumpur 以离心机分离使波特兰管道布满铺上铝酸钙水泥砂浆，及应用在开罗在上世纪80年代和90年代在美国。所有的这些到现在都展现了良好的性能。对于这样的申请，铝酸钙水泥混凝土和砂浆主要的竞争对手是环氧树脂涂料。这些涂料在某些方面可以提供更良好的性能，但更昂贵，容易会起泡和分层。 4、耐磨性
混凝土的耐磨性，这是有关在特定的条件下，尽管存在着一些试验方法还是难以量化，因为实际情况可能不同，以及由于不同结构的组合发生的转换退化。然而观察用在耐磨环境下的铝酸钙水泥混凝土性能良好的表现导致它被越来越多地用于容易磨损液压水坝（溢洪道闸门，大门，和冲洗隧道的衬里）。这些反过来又成为各种测验方法来评估各种才来的性能。图8显示一些试验耐磨，空化，与冲击性能的方法。这些是基本的经验方法。比较其中的一些测试结果，如表4所示。这些表明，含有合成集料的铝酸钙水泥混凝土比波特兰水泥混凝土（甚至更高性能混凝土，硅粉）和相似的花岗岩块明显优越，已被广泛应。文献的应用可以追溯到1984的瑞士，包括运用在瑞士，法国，瑞典，秘鲁，和菲律宾。最近在
