硅酸盐耐热混凝土的制备及其性能研究

谢 颉 李 松 胡新军

（1.武汉固德商品混凝土有限公司，湖北 武汉 430000；2.武汉华强新型建筑材料有限公司，湖北 武汉 430000）

耐热混凝土长期在200～1300高温的物理和机械性能要求的混凝土。随着我国现代化的发展，高层和高层建筑不断发展，人口密度不断提高。因此，研究耐热混凝土材料尤为重要。目前，国内外研究人员对混凝土的耐热性进行了大量的研究。其原因是活性矿物添加剂中的SiO2和al2o3在高温下与游离CaO发生反应，生成无水硅酸盐钙和无水铝酸钙，具有独特的耐热性，提高了混凝土的耐热性。

1 试验

1）材料。水泥：42.5R硅酸盐水泥。粉煤灰：干排粉煤灰和45m筛19.4%，99%需水量，5.4%烧失量，矿渣粉：S95级，98% 的活性指数28d，420m2/kg比表面积，2.95%烧失量。粗骨料：石灰岩砾石，连续级配5-31.5mm，31.5mm最大粒径；卵。细骨料：细砂，1.4细度模数。抗裂防水：WGhea抗裂防水，8%推荐剂量。有效减水剂：缓效减水剂SB（1），2.0%用量。

2）试验方法。比例如表1所示，即拆模后24h至铺设混凝土立方块试件60mmx60mmx60mm后的28d养护。养护龄期到后，混凝土被按表1中指定的系统处理。测试了样品的大小、质量和强度，样品的特征分析。混凝土试件在自动温控干燥箱中干燥，室温控制在（室温+10） ～300。从1300的智能炉内煅烧混凝土试件。采用扫描电子显微镜（SEM）和扫描电子显微镜TescanVEGALM U，用分辨率30kv/observer观察煅烧前后混凝土的形貌。

2 结果与讨论

1）尺寸变化。在热处理混凝土过程中，由于混凝土中游离水的蒸发和水化产物的脱水，导致试件发生收缩变形。当石材温度在100～110℃之间时，水泥毛细孔水的水分蒸发180u，C-S-H凝胶脱水，混凝土发生变形。因此，试样的外观和收缩变形不能与试样的热膨胀相平衡。达到280～330s温度时，水化铝钙和脱水，其值和混凝土外观均出现变形。当达到400到450温度氢氧化钙（分解脱水，混凝土。可以看出，在本试验中，煅烧温度（350）会导致混凝土试件的变形。图1显示了煅烧后试样的尺寸收缩。从图1可以看出，在两种煅烧系统中，粉煤灰混凝土的收缩变形值高于粉煤灰混凝土和砾石混凝土的收缩变形值。高温煅烧后，粉碎混凝土和粉煤灰粉碎混凝土的收缩变形值分别低于粉煤灰粉碎混凝土的收缩变形值10%、9%、13%和9%；烘箱处理后的收缩变形值分别为39.1%和15.2%。这说明粉煤灰混凝土的失水量大于相应制度和碎石混凝土设计，保证了混凝土高温煅烧窑的干燥与否，说明粉煤灰混凝土在高温下不易变形。

图1 高温煅烧后混凝土试件的尺寸变化

2）质量变化。在热处理过程中，混凝土内部蒸发是造成混凝土质量损失的主要原因。脱水或分解的水分产品，煅烧温度（350），亏损主要原因是混凝土的质量损失。。图2显示了高温烧结前后混凝土质量的变化。从图2可以看出，两种煅烧系统在高温煅烧后试样的质量损失是不同的。在高温煅烧后，未干粉煤灰混凝土的质量损失分别为6.1%、5.3%和5.4%，粉煤灰混凝土的质量损失分别为4.9%、4.1%和4.2%。中可以看出，两个制度，粉煤灰碎石在混凝土的质量损失速率是高于混凝土矿渣碎石和粉煤灰卵石。这可能是由于矿渣微粉在高温下具有更快的活性、更好的充填性能和更紧凑的混凝土结构，减缓了蒸发过程中自由水的损失。

因此，质量损失率也反映了混凝土结构的相对密度。图2还显示，对于每一种混合物，高温干法煅烧混凝土的质量损失率低于直接煅烧混凝土的质量损失率。未经处理的试件相比干、质量损失速率分别为1.2%、1.2%和1.2%，高温煅烧后为砾石混凝土、粉煤灰混凝土碎石渣和砂石至粉煤灰混凝土，这表明样品干减少水分流失。样品质量损失所反映的水分损失与样品大小的变化是一致的。

图2 高温煅烧前后混凝土试件的质量变化

3）强度变化。烘干后，各混合料的混凝土抗压强度均比对照样品有所提高。经60烘干处理后的混凝土，粉煤灰碎石和粉煤灰混凝土的抗压强度分别为10.3%、7.8%和14.2%，烘干处理达到110，强度分别为1.2%、6.6%和20.2%。事实上，在烘干过程中，活化温度并不是水化的，大量的颗粒加速了水泥的水化，这些颗粒有助于水化水泥产品的水化，并通过填充孔隙使混凝土结构更加紧凑。煅烧干试件的抗压强度大于未煅烧试件的抗压强度。试样的反差，高温烧焦生和矿渣、粉煤灰和粉煤灰混凝土的抗压强度一分别下降了10.5%，15.8%和5.9%干烧炉内的抗压强度、8.7%和4.5%，每年分别增长1.0%，干燥处理后，混凝土的抗高温分别降低了6.3%、7.7%和5.0%。高温煅烧后，各混合物的混凝土抗压强度相对于混凝土的相应干强度不同程度地降低。混凝土的抗压强度分别降低了3.18.8%、21.9%和17.6%，而干试样和煅烧试样的抗压强度分别降低了13.4%、15.4%和13.3%。事实上，在高温煅烧过程中，大量的游离水从混凝土内部蒸发到外部，增加了混凝土内部的孔隙度和微裂纹。

4）SEM分析。图4和图5比较了粉煤灰混凝土和渣混凝土煅烧（干燥后）前后的SEM照片。灰之前由氧化钙的图4显示了混凝土结构紧凑，没有大毛孔针状结构中，混凝土水化薄片，煅烧后毛孔显眼，出现开裂现象煅烧之前相比数量大幅减少，水化产物的结构、密实度降低全社会，而且还确保混凝土的延续性。从图5可以看出，炉渣混凝土煅烧前后的结构没有发生重大变化，孔隙度不显著。该结构由大量的急性水合物和少量的层状水合物组成。混凝土的整体密实度良好。与两种混凝土相比，炉渣混凝土结构的水化产物量明显大于煅烧前煤灰混凝土的水化产物量，密实度无显著差异；煅烧后，渣混凝土水化产物数量没有明显减少，灰分结构中几乎没有水化产物，渣混凝土密度明显高于灰分凝结。

图3 粉煤灰混凝土煅烧前后的SEM照片对比

图4 矿渣混凝土煅烧前后的SEM照片对比

烘干处理有助于提高混凝土的耐热性。炉渣混凝土的高温变形强度、质量损失率和耐热性均优于混凝土和粉煤灰，后者更适合于热环境；混凝土对碎石烧结的耐热性优于混凝土对石灰石烧结的耐热性。SEM分析结果表明，高温处理后矿渣混凝土结构的水化产物明显大于灰混凝土结构，水泥结构具有较强的密实性。高性能耐热混凝土是由矿渣粉、水泥、优质集料和助剂等组成的，通过对混凝土进行加热和养护，制备出高性能耐热混凝土。