天然火山灰质材料在高性能混凝土中的应用技术——评《天然火山灰质材料与火山灰高性能混凝土》

天然火山灰质材料在高性能混凝土中的应用技术———评《天然火山灰质材料与火山灰高性能混凝土》王倩倩(郑州工程技术学院土木工程学院,450000)
火山灰质材料是水泥与混凝土的重要组分材料,混凝土的高性能化
是通过加入火山灰质材料来实现的。

受环境影响,不同地区天然火山灰质
的性能存在较大差异,导致其应用过程中经常遇到一些问题。

基于上述问
题,安爱军、周永祥编著的《天然火山灰质材料与火山灰高性能混凝土》一
书以新建蒙内铁路和内马铁路为背景,针对东非地区缺乏粉煤灰、矿渣
粉、硅灰等传统矿物掺合料的现状,以当地储量丰富的天然火山灰质材料
为研究对象,研究了天然火山灰质材料配制铁路工程高性能混凝土成套
技术。

笔者基于对本书的学习,觉得本书聚焦点明确,研究略深入,方向明
确,特别是以下几个方面问题的研究更值得读者关注。

1天然火山灰质材料在高性能混凝土中应用存在的问题
蒙内铁路是国际上首个采用中国铁路标准修建、设计寿命超过百年
的国际化铁路。

建设过程中需在混凝土中添加矿物掺合料以提高混凝土
的耐久性,东非地区天然火山渣资源丰富,但应用难度较大。

本书对天然
火山灰质材料在高性能混凝土中应用存在的问题进行了总结分析:①天然火山灰质材料受到地域、形成年代、环境和条件不同影响,其结构、形貌、活性、拌和性能差异较大;②许多天然火山灰质材料碱性较高,会使混凝土发生碱骨料反应,且凝结时间缩短;③不同天然火山灰质材料在降低混凝土绝热温升方面存在一定差异,需系统对当地天然火山灰质材料降低混凝土温升方面进行研究;④由于天然火山灰质材料质量、掺量存在差异,需对混凝土拌和比例、施工方法、养护方式进行研究。

2掺天然火山灰质材料的高性能混凝土凝结时间分析
凝结时间对于工程质量和进度有着决定性作用,天然火山灰质材料对混凝土拌和性能影响较大,本书研究了影响凝结时间的因素:①由于天然火山灰的吸附作用对固体粒子的凝聚、水化产物的分散起到促进作用,掺天然火山灰质材料的初凝和终凝时间都较纯水泥短,表明天然火山灰质材料有一定促凝作用;②随着天然火山灰质材料掺量增大,混凝土凝结时间缩短,当掺量在50%以下时,凝结时间缩短速度较快,掺量在50%~60%时变化不明显,掺量大于60%时促凝作用降低,其原因可能是钙离子与火山灰的碱金属发生交换,氢氧化钙浓度增加速率变慢,过饱和后析晶时间延长,缓解了促凝作用;③随着比表面积的增加,混凝土凝结时间缩短,这是因为比表面积增加使其有效孔径增大,进一步提升促凝作用。

3掺天然火山灰质材料的高性能混凝土耐久性分析
耐久性是高性能混凝土的关键技术指标,主要通过提高混凝土抗渗、抗氯离子渗透、抗碳化、抗冻等性能改善其耐久性。

本书对掺天然火山灰质材料高性能混凝土的耐久性影响因素进行了研究,结果表明:①火山灰高性能混凝土具有优良抗渗性能;②掺磨细凝灰岩和磨细火山渣混凝土的28d 氯离子扩散系数较高,84d 后氯离子扩散系数下降,而采用20%磨细火山渣和10%粉煤灰混掺制备的混凝土84d 氯离子扩散系数小,抗氯离子渗透性能最佳;③水灰比是决定混凝土性能和碳化速度重要指标,水灰比越大,混凝土内部孔隙率越大,碳化速度也就越快,掺火山灰和粉煤灰的混凝土早期孔隙率大,导致碳化加重,降低水胶比和长期湿养护是提高混凝土密实度、降低碳化速度的关键措施;④在抗冻性能方面,天然火山灰混凝土与粉煤灰混凝土均表现良好,经过300次冻融循环,质量损失率极小;⑤天然火山灰能够减小混凝土收缩和徐变,但收缩率较粉煤灰混凝土略大,通过少量复掺粉煤灰能够得到与粉煤灰混凝土相差不大的收缩性能,减小徐变。

4结语
天然火山灰在我国西北、东北等多个地区广泛分布,是一种拥有巨大潜力的建筑材料。

天然火山灰质材料在高性能混凝土中的应用对于天然火山灰资源的综合利用有着积极作用,本书的研究成果可操作性强,有利于推动绿色低碳发展,具有较高参考价值。

2020年第6期混凝土与水泥制品总第290期
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