快硬、早强、高强PORTLAND水泥在老挝琅勃拉邦机场道面混凝土工程中的研究应用（可编辑）

快硬、早强、高强PORTLAND水泥在老挝琅勃拉邦机场道面混凝土工程中的研究应用（可编辑） 快硬、早强、高强PORTLAND水泥在老挝琅勃拉邦机场 道面混凝土工程中的研究应用 专题 快硬、早强、高强 水泥在老挝 琅勃拉邦机场道面混凝土工程中的研究应用周志冈 广东省水利、水电第三工程局老挝公司 成功,弥补了负面影响。 一 、 刖 吾 二、快硬、早强、高强 水泥高温施 老挝琅勃拉邦机场飞行区重建工程,道面混凝土工程 工研究与应用 施工所用的水泥是从泰国进口的 水泥。经送中 国建材研究院检测,与中国 . 硅酸盐 型水泥相似, “规范”要求 “不宜用快硬、早强 型水泥”,其原 俗称快硬、早强、高强水泥。水泥中的有害成分 。 含量 因是:当气温高时 由于水泥凝结时间快,影响混凝土振捣、 为 %,有益成分 含量为 . %。泰国水泥生产执行 作面、拉毛工作的质量,增加施工难度,甚者无法施工, 为美国 . 标准生产,符合美国该品种 导致拌合料报废。 要求,也符合中国目前最高强度等级 硅酸盐 水泥 .快硬、早强、高强水泥的定义 的标准 琅勃拉邦机场设计要求执行中国 《民用机场飞行 快硬、早强水泥是通俗叫法,只有在 “规范”中有文 水泥混凝土道面面层施工技术规范》, 字表示。我国早强水泥型号用 “ ”表示,具体区别以中 以下简称 “规范”。规范要求 “不宜使用快硬、早强水 国 . 硅酸盐水泥为例, 天强度的差别 见表 。高强 泥”,水泥中 含量要求不大于 %、不小于 %, 指的水泥强度等级大于 . ;快硬指的是终凝时间小于 这是近似于中国道路水泥的指标。由于泰国只生产上述单 。凝结时间按国 家规范要求标准养护室 室温 一 产品,有关单位曾提出泰国水泥不能用,故建议去周边 ??? 进行测试,如果在高温下测试差别就很大 见 同家选购,但经调查并不可取。在择无余地的情况下,经 表 。泰国水泥执行美国 一 标准,通过检 过监理人员的帮助,针对泰国水泥技术指标与 “规范”要 测定为快硬、早强、高强水泥。 求的差异,以及机场道面混凝土施工和使用耐久性带来的 负面影响,历经多方面调查研究和试验,产品改进取得了 表 不同厂家不同强度等级和型号不同养护温度抗压强度对比 强度 标准养护温度 ?抗压强度 养护温度 ?抗压强度 序号 水泥品种 等级老挝硅酸盐. .. .. ... . . 泰国硅酸盐. . . . .... . . 中国硅酸盐.. .规范要求. . . 下凝结时间快而影响施工。通过实验选择既缓凝便于施工 .把快硬、早强水泥变成慢硬早强水泥的研究 又不影响早期强度或提高强度的缓凝减水剂,可缓解早凝。 应用 经过调查,最终选择造价低、效果好的 糖钙引气缓凝 快硬、早强水泥对道面混凝土施工而言,由于摊铺、 减水剂,对 快硬、早强、高强水泥掺不同剂量 振捣、作面、拉毛需要的时间长,快硬水泥在较高的温度 的 缓凝减水剂,观测在不同温度条件下的凝结时间, 第 期 研究 并通过对应温度试拌混凝土,获得满意的试验结果 见表 。 表水泥掺不同重量 缓凝减水剂不同气温凝结时间汇总表 不同气温水泥凝结时间 序号缓凝减水剂 ??? ?? 掺晕 % 初凝 终凝 初凝 终凝 初凝 终凝 初凝 终凝 初凝 终凝 . .. .应,碱骨料 反应初期表面泛黑,裂缝松动碎石变成粉末。 经过试验研究,确定用 缓凝引气溅水剂。掺量水 泥重的 . %。根据表 试验结果,气温在 ~ 高 经过调查,我国民航机场钙 矾石化学腐蚀的数量多于碱骨 温下仍可以正常施工。 料反应对道面的破坏,值得对 含量高的水泥研究对 策。 三、水泥中的含量高对道面混凝土负面影 响 .含量高是混凝土道面产生微裂缝的重要 因素之一 水泥中的主要矿物成分为: 占 % ~ %; 占 %一 %; 占 %~ %;占 %~ %; ,占 %~ %。 在水泥中产生水化热加快混凝 土 凝固,缺少 不行,过多产生的水化热大、水化迅速, 凝结快、干缩变形大、温度应变大,易在混凝土内部产生 微裂缝,影响混凝土耐久性。 .含量高是混凝土腐蚀的主要根源 ~?? 妻? ~ 中国道路水泥规范水泥热料中 , 含量要求不大于 位含有大量的 、 、 的成分 %,“规范”要求水泥 含量不大于 %,两者有差别。 可表明该部位有钙矾石 ~ 泰国 水泥经检测与中国 . 硅酸盐水泥近 ; 一 ?己? 。成分。 似, 含量 %。中国的 . 硅酸盐水泥产量很少,含量也在%左右, , 含量高在 道面混凝土潮湿的环 图 能谱分析 境下容易和混凝土中的 石膏 在水的作用下生成 水化高硫铝酸钙 钙矾石 ,其成分为,? 四、水泥中含量对道面负面影响的研究对: ,即 它的化学反应式为: 策 铝酸三钙 石膏 水 钙矾石 据 “水泥标准化技术通讯”报导,降低混凝土中混凝土道面使用两三年后生 成钙矾石,腐蚀混凝土道 含量的最好的办法是在混凝土生产过程中掺粉煤灰,冲淡 面,表现在混凝土表面成片泛黄,不久后开始裂缝,然后 , 含量。例如: 含量 %的水泥掺 %的粉煤灰后, 是开始松动,使道面破坏,捣开以后有白色粉末出现。用 水泥中的 含量降至 . %。另据报导,香港新机场 能谱仪分析钙矾石如图 所示。它不同于混凝土碱骨料反 。 加 汤辽怼专题 机场 道面混凝土水泥用量 / ,其中水泥占 】 %,粉煤灰占 %。水泥用量实为 / ,假定量 %,掺粉煤灰后可降至 %。我们 对上述方法存有异 , 一 议。掺大量粉煤灰,只解决了降低水化热问题,对防止表 , , 面微裂缝有好处。但是又带来负面影响:粉煤灰掺多了, ?,一一 施工中表面泌水普遍,香港新机场就是这样。我国普通硅 , 酸盐水泥混合材多数掺加粉煤灰,多者加到 %,致使我 水化穗度 一 国近年来几个机场道面表面泌水,降低了道面耐磨性,甚 ??一 牵本化拳琵捧职 者使用后大面积脱皮。掺粉煤后对减少水泥用量不显著。 ~妆 ? 一 香港机场掺 %的粉煤灰,水泥实用量 / 。设 ’ 计 天抗拆强度 . ,实际达到 .。琅勃拉邦机 ~ ‘ 场不掺粉煤灰水泥用量 / ,设计 天抗拆强度 ’‘? ‘’? . ,实际达到 . 。 【 . . . 口 ‘, 水泥中含量不应是最终值,正如碱的含量相关 “规范”规定不大于. %。南京化工大学唐明述院士研究 图 水灰比与水泥水化程度和空隙体积关系 成果表明:对有活性的混凝土集料,混凝土中碱的总含量 要求不大于 / 才是最终值,这是最科学有效的,我们 图 表示水灰比 . 时,混凝土中水完全水化,空隙 认为掺加粉煤灰基本上没有降低混凝土中的 , 含量,克 体积最小,没有可容水,没有毛细管,不仅提高混凝土强 服负面作用不佳。 度也降低了钙矾石的生成概率。 老挝是水电资源丰富的国家,没有火电也就没有粉煤 混凝土施工振捣采用高频振捣棒机组施工,适宜水灰 灰,泰国水泥 含量高,对道面混凝土有负面影响。经 比. ,密实度得到了保证。 研究试验,可用降低水泥用量和水灰比,以及提高抗渗措 .降低混凝土水泥用量相应降低了的含量 施加以弥补。 “规范”要求水泥中碱含量不大于 . %,但混凝土中 .降低水灰比至 . 是防止在混凝土生 总含量不大于。对于水泥中 含量也应该和碱的 成钙矾石的措举之一 含量一样以混凝土中 , 总含量为准,但尚未看到研究报 告。 众所周知,水灰比越大,混凝土中水化作用后,多余 道面混凝土各行业水泥用量差别很大。老挝修水泥路 水量会通过毛细蒸发形成较大的空隙体积。在使用过程中, 也用泰国怏硬、早强、高强水泥, 混凝土水泥用量 雨、雪、水或其他有害水分渗入到混凝土中为和/ ,我国市政定额 / 、公 路 / 。我们 ,提供水分生成钙矾石。据报道,水灰比大于. 的配合比试验由于采用了多家混凝土集料最大密度理论之 小于. 的水灰比混凝土空隙体积最小。 精华;掺加减水剂,使用高强 水泥、优质砂石 近年德国柏林工业大学 .和 . 的 料、水泥用量降至 / ,混凝土中 含量 按水泥 研究结果表明,水灰比小于 . 时混凝土中会残留一部分 水泥不能水化,滞后水化体积膨胀导致混凝土裂缝影响混 重的 %计 为 . / ,混凝土的密度为 / 。占 凝土耐磨性,混凝土最小固化用水为: 混凝土重的.%;按现有国家和各行业 混凝土配合比计 ?水化结合水量 算方法,混凝土密度一般按 /。计。 在混凝土 . 中的重量和百分率为:公路 ./ ,占混凝土重的 ?物理结合水量 . %;市政 . / 占混凝土重的. %;老挝 / .占混凝土重的. %。假设把我们配合比中每立方米混凝 ?化学结合水的密度 土中 .放在市政降 水泥中,则水泥中的 . / 含量 . %;放在老挝水泥中则含量为 其中 是水化程度, 是水泥体积 % 。 %。我国的配合比等于 分别降了. %和 %。因此 完全水化时 % 的最小水灰比为/降低水泥用量是降低混凝土中 , 含量的有效措施,比水 . . .泥中掺粉煤灰方法更好。我们在施工中从未有过道面泌水 第 期研究 和脱皮露石现象,也没有微裂缝现象。因此降低水泥用量 %左右的引气量,使混凝土产生互不同的微化孔,这些都 足防含量高而生成钙矾石的重要措施之一。 是提高混凝士抗渗性能的因素。 琅勃拉邦机场混凝土施工由于采取了以上几项措施, .提高道面混凝土的抗渗性能是防止生成钙矾 混凝土抗渗指标多次从施工现场取样做抗渗试验,其结果 石最重要措施 全部大于 ,为最高值。我国生产的抗渗仪最大功能 提高混凝土的抗渗性能主要有以下措施:,最后一次试验超负荷试验,当加压至 时,试模 被压裂,拉杆断了,劈开测量深度只有 ,如图 深色适当降低水灰比可以提 高混凝土的抗渗性 部分所示,照此推算,抗渗指标可能达到 才能穿透, 能 因此道面混凝土在常压 卜.不可能渗水、存水,没有水就生 前面巳述,水灰比 . 混凝土的空隙体积最小,水化 成不了钙矾石。 程度达到 %。空隙体积最小无可容水,水泥水化程度 达到 %,没有滞后水泥粒团,混凝土就不会因滞后水 化体积膨胀而产生的微裂缝影响混凝土抗渗性能,水灰比 . 是提高混凝土抗渗性能的最佳选择。提高道面混凝土强度也是提高混凝 土抗渗 性的措施 琅勃拉邦机场混凝土配合比试验由于采用了目前最高 强度等级 . 硅酸盐水泥 按中国标准检测 ,选用了 最优质碎石和优质硅质中粗河砂及性能好的外加剂,运用 最大密度级配理论,用较少的水泥配制出 天抗折强度 . ,抗压 的高强度混凝土。至于混凝土抗压强 度与抗渗性的关系,我们对比试验不多。引用德国杜塞尔 多夫水泥工业研究所 . 的研究结果 如图 所 示 表明混凝土抗压强度与抗渗性有很好的线性关系、很 高的相关系数。抗压强度越高抗渗性也越好。 图 抗渗 的渗透深度\五、水泥中含量低的弥补措施 \提高水泥中 含量原材料容易解决,增加铁矿粉 毒 . 容易,但烧制工艺复杂而且成本高,机场和道路用水泥数 量相对少,国内外专门生产道路水泥的厂商极少。“规范” . 要求使用道路水泥、硅酸盐水泥、普通水泥,水泥中蒿 终 含量大于 %。普通水泥 含量若达到 %,水泥中 就要大于. %,而且混合材限 量掺量应小于%,水泥业内人士讲 “这个要求不现实”。含量的高低影 响道面耐磨性。但是影响混凝土耐磨性的另一个因素足抗 抗压强硬图 压强度,强度高,耐磨性就好,最终应以耐磨性为准。“规 图 混凝土强度与抗渗的关系 范”要求耐磨性? . 是很现实的要求。 中国建材院检测琅勃拉邦机场使用的泰国 混凝土中掺加糖钙引气缓凝减水 剂是提高 水泥近似中国 . 硅酸盐水泥,耐磨性. %满足 “规 抗渗性能的最重要的举措 范”要求。 混凝土中掺糖钙引气缓凝减水剂主要功能是使水泥粒 借鉴资料,混凝土不 同水灰比、不同水泥品种的强度 等级相同,水泥用量 / 所获得不同抗压强度 团充分分散,减水剂中的木素黄酸素有胶凝物质,并含有枷 场辽怼