高性能混凝土胶凝材料有关技术指标介绍

《公路桥梁施工规范》JTJ 041-2000 于2000年11月01实施，历经十年已严重滞后于科技进步，国家要求规范四年已修订，交通运输部远落后于我国其他部门规范；新规范《公路桥梁施工规范》JTG /T F50-2011（简称新桥规）于2011年08月01实施，《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005于2005年08月01实施，还没有来得及将粉煤灰、矿粉、石灰岩粉、硅粉等矿物掺合料比表面积、烧失量、需水量比、28d活性指数等试验检测方法没有列入试验规程，依据G B/T 8074、GB/T 1596、GB/T 18736-2002、GB/T176 将有关试验分述如下：

1、比表面积

新桥规表6.15.8-1只测定45um负压筛粉煤灰、矿粉细度而不测定比表面积，第二章我已经论述，只测定细度容易造成供销商掺假使杂，对HPC性能造成影响。

矿物掺合料比表面积越大，矿物掺合料就越细，其对混凝土强度的贡献就越明显，因为比表面积越大的矿物掺合料其活性越大。

试验表明，同一种掺合料的比表面积越大，需水量比越大，活性指数就越高，早期水化反应速度就越快，放热就越快，导致水化热峰值就越高，不利于大体积结构物的温度控制。但在试验的同时也发现硅粉和粉煤灰比表面积不仅与水泥的水化热有关，还与混凝土的保水性有很大的关系。比表面积越小，水化放热较慢，但保水效果不好，易泌水；比表面积越大，使得早期水化放热速度较快，但保水效果好，不易泌水。经多次试验分析，硅粉掺合料的比表面积控制在15m2/g~

20m2/g、普通硅酸盐P.O42.5水泥宜控制在300m2/kg~350m2/kg、硅酸盐水泥P.Ⅰ、P.Ⅱ52.5宜控制在350m2/kg~400m2/kg、粉煤灰宜控制在400m2/kg~600m2/kg、矿粉宜控制在550m2/kg~750m2/kg、石灰岩粉宜控制在450m2/kg~550m2/kg。

1）比表面积测定

粉煤灰、矿粉、石灰岩粉采用GB/T 8074-2008水泥比表面积测定方法（勃氏法），硅粉采用碳吸附法测定。注意：比表面积测定粉煤灰、石灰岩粉密度采用蒸馏水、水泥、矿粉密度采用无水煤油。见《中华人民共和国国家标准》GB/T 208-1994 水泥密度测定方法。

2、烧失量

是指其它胶凝在高位灼烧下质量损失。烧失部分主要为未烧尽固态碳，这些碳成分的增加，及意味有效成分的减少，同时会导致矿物掺合料的需水量增加，因此要加以控制。

称取约 1g试样，精确至0.0001g ，置于已灼烧恒量的瓷柑锅中，将盖斜置于增祸上，放在马弗炉内从低温开始逐渐升高温度，在950-1 000℃下灼烧15~20 min，取出钳涡置于干燥器中冷却至室温并称量。反复灼烧，直至恒量。

烧失量=（试样的质量—灼烧后试样的质量）/试样的质量

3、需水量比

在相同流动度下，其它胶凝材料的与硅酸盐水泥的需水量之比。需水量比小的矿物掺合料掺入混凝土中，可增加其流动性，改善和易性，提高强度。

R W=W t/225×100 （5-1）

R W—受检胶砂需水量比，%

R t—受检胶砂用水量，g

225—基准胶砂的用水量，g

因此，当胶凝材料用量确定时，要减少混凝土干缩，就要降低水胶比。胶凝材料中粉煤灰、石灰岩粉、矿粉、硅粉需水量比越小，用水量就会越少，就能使蜂窝状裂纹降到最低限度，通过双掺和三掺技术即使同样水胶比的胶砂也能具有最佳的流动性。矿物掺合料需水量比越大，胶砂流动度就越大，混凝土的蜂窝状裂纹风险就越大，满足不了高性能混凝土工程耐久性需要。其它胶凝材料水泥胶砂需水量比和不同龄期活性指数配合比见表-15

其它胶凝材料胶砂配比表5-1

粉煤灰的需水量比分别控制在95%~105%之间，根据试验发现掺合料的需水比与其烧失量、细度等有关系。所以，混凝土中的粉煤灰需水量比控制C50以下需水量比不宜大于105%，C50以上不宜大于95%；矿粉需水量比不宜大于100%；硅粉需水量比不宜大于125%；石灰岩粉需水量比不宜大于85%。

4、活性指数

矿物掺合料活性成分（SiO2、Al2O3）含量越高，水化与充分、混凝土强度越高。水泥胶砂矿物掺合料在测得相应龄期试验胶砂和基准胶砂抗压强度百分之比称为活性指数。

A =R t/R0×100 （5-2）

A—矿物掺合料活性指数

R t—受检胶砂相应龄期的强度

R0—基准胶砂相应龄期强度

通过试验比较，硅粉的烧失量及比表面积较粉煤灰大，但活性指数却比粉煤灰小，这是因为硅粉具有潜在的水硬性，而粉煤灰中有限,使得活性收到了制约。试验表明：粉煤灰的水化反应速度的Ca(OH)

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较慢，同时也降低了水化热的峰值；而硅粉在水泥激发作用下，反应速度较粉煤灰快，水化热峰值较高，更有利于高性能混凝土自身的水化反应及早期强度形成。

胶凝材料中几项指标的实测值与控制值表5-2