浅析耐热混凝土的应用与质量控制

2015-04-07党金平

四川水泥 2015年6期

关键词：超细粉微粉矿渣

党金平

(陕西红旗海丰混凝土有限公司，710025)

浅析耐热混凝土的应用与质量控制

党金平

(陕西红旗海丰混凝土有限公司，710025)

本文围绕耐热混凝土的应用与质量控制，就对耐热混凝土作用机理、原料选择、配合确定、施工控制等问题进行探讨，希望能够对耐热混凝土应用工程起到指导和借鉴作用。

耐热混凝土；应用；质量控制

一、引言

耐热混凝土是指在200～1300℃高温的长时间作用下，仍然具有良好的耐急冷急热性，仍然不会发生干缩变形的特种混凝土，常用于工业窑炉、高炉外壳及烟囱等耐热建筑。

就普通混凝土而言，随着环境温度的升高，混凝土的强度逐渐增大在一定程度上就会出现恶果，所以，在建筑施工中，明确要求当混凝土结构所处环境温度超过200℃的时候，必须使用耐热混凝土。

二、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。