一、耐热混凝土的原料与配比选择
1、原料的选择
耐热混凝土的特点就是耐高温性,原料的选择是保证其性能的基础。耐热混凝土的原料主要包括:胶结料、骨料、掺合料和混凝土添加剂。
(1)胶结料
胶结料主要有五种,①硅酸盐胶结料:主要是矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、水玻璃,其最高耐受温度为700—800℃。②铝酸盐胶结料:主要是高铝水泥和纯铝酸钙水泥,其最高耐受温度为1200—1600℃。③矾土胶结料:用矾土水泥配制,其最高耐受温度为1730℃。④硫酸盐胶结料:把硫酸盐水解成碱式铝盐,然后形成氢氧化铝胶体,经凝结硬化之后,用作胶结料,当温度超过700℃,氢氧化铝胶体迅速变成致密结构,混凝土强度随温度提高而提高。⑤磷酸盐胶结料:磷酸盐胶结料在常温下不显现胶结性,当环境温度升高之后,磷酸盐陆续发生分解-聚合反应,产生粘附作用,将骨料粘结在一起而获得强度。其最高耐受温度为1600—1700℃。对胶结料的使用,必须遵守用量标准,否则,过多的胶结料会造成混凝土荷重软化,耐热性能降低;若是胶结料使用过少,会造成耐热混凝土的密实性降低,强度降低。
(2)骨料
在耐热混凝土材料总量中,骨料约占80%以上,是影响耐热混凝土性能的最主要因素。在选择骨料的时候,要遵循以下几方面的原则:①选择抗热性,良好的骨料,优化骨料的级配。②注意骨料与胶结料的比例搭配,骨料过少,胶结料用量过大,混凝土容易出现荷重软化现象,导致耐热性能降低;骨料过多,胶结料用量过少,混凝土的和易性变差,难以成型,密实性不够,空隙率大,遭受高温时容易出现分层脱落的现象。③选择合适的骨料粒径,粒径过小,会导致混凝土工作性变差,难以满足施工要求;粒径过大,致使搅拌不均匀,导致混凝土和易性变差,密实性降低。目前常用的骨料主要包括:碎黏土砖、黏土熟料、碎耐火砖、天然轻骨料、工业废渣轻骨料、人造轻骨料。这些材料都具有轻质、隔热、保温、耐火等特点。
(3)混凝土添加剂
混凝土添加剂有萘系、羧酸系和木钙系,按照主要功效,可以分为高效减水剂、缓凝减水剂、早强减水剂和防冻剂,为了施工方便,现在的添加剂往往具有具有多重性,能够有效改善混凝土和易性、减少水泥使用量,提高混凝土强度与耐久性。
(4)掺合料
随着化工技术的进步,目前掺合料可以代替部分水泥,既可以增强耐热混凝土的强度与耐久性,还可以更加有效地利用工业废料,变废为宝。常用的掺合料包括:粉煤灰、矿渣超细粉、SiO2微粉。①粉煤灰粉煤灰来自燃煤热电厂锅炉烟气,其颗粒多呈球形,表面光滑。按照粒径、活性指数、密度、烧失量、流动比、有害杂质等分作不同等级标准,一般选用I级或Ⅱ级粉煤灰。粉煤灰的强度虽然小于纯水泥的强度,但是在养护后期,其混合强度会不断增长,最后将超过纯水泥的强度。在施工环境温度较低的情况下,实施粉煤灰施工有利于提高其性能。②矿渣超细粉矿渣超细粉来自炼铁厂的矿渣,将矿渣烘干、研磨后,可以制成用于耐热混凝土的超细粉末。矿渣超细粉颗粒呈多面体型,也是按照粒径、活性指数、密度、烧失量、流动比、杂质等分作不同等级标准,当施工温度较低时候,其用量不能过大。③SiO2微粉SiO2微粉来自硅钢、硅粉、半导体硅等的冶炼,在治理冶炼尾气的时候,从烟尘中收集SiO2微粉,SiO2微粉颗粒多呈球形,表面光滑,多用于配制特高强耐热混凝土,在配制的时候需添加高效减水剂。
2、配比的确定
在对耐热混凝土的原料进行配比的时候,要遵守3个原则:①原料配比所要达到的混凝土强度必须满足工程施工要求。②在保证施工质量的同时,配制的混凝土应具有合适的流动性与良好的工作性。③混凝土成品必须具备合格的耐热性与耐久性。在实施配比的时候,可以采取以下有效方法:①在允许的情况下尽量降低单位用水量,可以降低混凝土的孔隙率,提高其密实性,保证混凝土成品的强度。②在允许的情况下减少水泥用量,可以降低混凝土的水化热,可以降低水泥浆体收缩时产生的裂缝危害,可以提高混凝土的荷重软化指标与耐火性能。③施工的时候应该根据施工环境温度与成品适用温度选择水泥的标号。④根据施工工艺、施工温度、工程位置,确定骨料、胶结料等,确定原料的添加数量与添加比例。⑤根据成品所需性能、施工工艺,选用与胶结料最具适应性的混凝土添加剂,可以进一步增加混凝土性能。
二、耐热混凝土的应用
1、制作中的应用在制作过程中,要准确配料,均匀搅拌,要注意浇筑前的延时坍落度;在运输过程中,要保证拌和物的和易性,杜绝离析现象;在经过运输车长途运输之后,在浇筑的时候应该先搅拌均匀。
2、建设施工中的应用在施工过程中,必须严格遵照施工工艺与工序进行施工,振捣不能过分,以免出现泌水现象,以确保混凝土凝结均匀;为了彻底避免出现表面裂缝,必须考虑木模板的吸水性,在初凝的时候,尽量在表面采用二次振捣或抹面,以免产生早期收缩裂缝;当气温骤降的时候,需要及时清除表面积冰。
3、养护中的应用在后期养护过程中,为了保证足够的湿度与合适的温度,必须及时覆盖,每天数次浇水;当气温较低的时候,应该延长养护时间;当拆除模板的时候,需要按照拆除的先后顺序进行,先拆只起固定成型作用,待凝固成型可以承重以后,再拆起支撑荷载作用的模板;在混凝土完全凝结之前,不要在上面加载荷载,以免产生应力裂缝。
三、结论
总之,耐热混凝土作为一种重要的耐热材料,随着各种特殊用途的建筑工程的发展,必定会在其中发挥自身的优势,得到越来越广泛的应用。
作者:党金平 单位:陕西红旗海丰混凝土有限公司