特超强高性能混凝土的制备及其结构与性能研究

【摘要】： 随着国民经济的发展和社会进步,现代工程建设的规模与投资越来越大,混凝土建筑物的使用范围也在日益扩展。与此同时,在人口增长和资源短缺、环境污染的威胁下,建筑物越来越向着超高层化、超大跨化方向发展,各种严酷环境下使用混凝土结构也越来越多,如:海上石油平台、跨海大桥、海底隧道、污水管道、核废料容器、核反应堆外壳、盛装有害化学物的容器等,如此众多的建筑物和结构都主要采用了水泥混凝土材料。而这些工程结构的特点是材料性能要求高,包括高强度、高耐久性和高体积稳定性,有些工程要求混凝土的流动性也很高。传统的混凝土技术已经无法适应现代工程的要求。需要研究与发展新的高性能的水泥混凝土材料。 高性能混凝土(HPC)是当前混凝土发展的主要方向之一,并且在工程中的应用越来越广泛。目前,工程中主要应用的高性能混凝土强度小于100MPa,100~150MPa的超高强高性能混凝土已被制备成功,少数工程中的混凝土强度超过了100MPa。从工程结构材料的长远发展考虑,有必要制备强度更高(≥150MPa)的特超强高性能混凝土。 其它新的高性能水泥混凝土材料还包括:无宏观缺陷水泥基材料(MDF)、均布超细颗粒致密体系(DSP)、活性粉末混凝土(RPC)等。 从材料性能审视,无宏观缺陷水泥基材料、均布超细颗粒致密体系、活性粉末混凝土等的抗压强度都非常之高,其抗拉强度、断裂韧性和弹性模量也突破了传统水泥基材料的限度,这些材料具备了高强韧性材料的特征。但是,由于这些材料所用的原材料要求极高,工艺复杂,作为工程材料,其成本太大,严重限制了这些材料在工程中的大量应用。 因此,利用水泥混凝土现有的技术途径,采用常规原材料和通用工艺,充分发挥通用水泥混凝土原料易得、工艺简单、成本低廉等重要优势,在高性能混凝土、超高强高性能混凝土基础上,进一步研究与制备特超强高性能混凝土材料,对水泥混凝土的发展具有十分重要的意义。为此,本课题将在以下几个方面进行研究: (1)特超强高性能混凝土的制备技术:以常用的硅酸盐水泥、粗细集料在高效减水剂和超细矿物掺合料的“双掺”作用下,通过降低水胶比(0.20)和密实增强等技术途径,制备抗压强度≥150MPa的,流动性能良好的特超强高性能混凝土,并对特超强高性能混凝土的流动性经时损失进行了试验分析。 (2)特超强高性能混凝土水泥基相水化产物的组成结构分析:要制取≥150MPa,且流动性能良好的特超强高性能混凝土,首先是要采用极低的水胶比,