關(guān)于硅灰和高性能混凝土的技術(shù)文章

摘要：硅灰的商業(yè)化應(yīng)用在美國已有25年的歷史。在此期間，硅灰從一種處于研究階段的材料演變成一種在混凝土中被廣泛規(guī)定使用的組分。硅粉在被市場所接納的時間，恰好是“高性能混凝土”一詞產(chǎn)生的前夕，有充分的理由說明：最初的硅灰混凝土項(xiàng)目正是高性能混凝土的起源。本文簡述了在美國市場中硅灰使用的發(fā)展歷史；回顧了硅灰混凝土如何發(fā)展成為高性能混凝土；并總結(jié)了使用硅灰的適用場合、配合比、抹面和施工性能等方面的經(jīng)驗(yàn)。

硅粉的市場化工作也進(jìn)行了近20年時間。在此期間，硅粉的市場化工作也進(jìn)行了近20年時間。在此期間，硅粉吸引了包括美國在內(nèi)的全球眾多研究人員的注意力。發(fā)展至今，成為多種混凝土的必要組成成分。

引言

眾所周知，在混凝土行業(yè)中，引進(jìn)和接受新技術(shù)是比較困難和緩慢的，這種說法對于硅灰尤其準(zhǔn)確。對于這些新的技術(shù)，往往需要某個項(xiàng)目的“第一次使用”，從而從根本上打開該技術(shù)廣泛應(yīng)用的大門。對于硅灰，其取得突破性進(jìn)展的項(xiàng)目是美國工程兵部隊(duì)在20世紀(jì)80年代初在水工結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。在硅灰應(yīng)用于混凝土一段時間后，“高性能混凝土”(HPC)術(shù)語出現(xiàn)在混凝土行業(yè)。如下所述，該材料(HPC)的定義經(jīng)歷了一些反復(fù)。目前，“高性能”一詞較廣泛地表述了很多混凝土材料的性能特征。

本文簡要地回顧了硅灰在美國應(yīng)用于混凝土的歷史，以及早期進(jìn)行的市場化工作。然后，回顧了高性能混凝土的萌芽和演變。最后，本文對過去20年硅灰在混凝土中應(yīng)用所積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。
1歷史

在20世紀(jì)70年代，兩個挪威的組織開始將硅灰介紹到美國市場。其中一個是挪威的Norcem公司，另一個是ElborgTechnology公司?，F(xiàn)在，這兩個組織演變成為Norcem混凝土制品公司和埃肯材料公司，并且仍然活躍于硅灰的生產(chǎn)和營銷工作中。與此同時，美國工程兵部隊(duì)將水工結(jié)構(gòu)混凝土的抗沖磨性作為一個主要的研究方向。在工程兵部隊(duì)水道試驗(yàn)站工作(WES)的劉先生，研制了模擬抗沖磨環(huán)境測試混凝土性能的試驗(yàn)方法，此后成為標(biāo)準(zhǔn)ASTMC1138。采用這種試驗(yàn)方法，開展了大規(guī)模試驗(yàn)研究，比較許多不同的混凝土和其它材料的抗沖磨性能。

筆者最早與硅灰打交道是20世紀(jì)70年代后期，在WES水道試驗(yàn)站工作期間。兩個ElborgTechnology公司的人訪問了我們，并帶來材料樣品，聲稱材料抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到210MPa。盡管當(dāng)時在WES水道試驗(yàn)站正在分析確定不同來源硅灰的特性，但這是我們第一次看到這種材料真正在混凝土中使用和推廣。

測試所提供的150mm×300mm圓柱試件試驗(yàn)結(jié)果證明，上述的高抗壓強(qiáng)度是確實(shí)存在的。根據(jù)該試驗(yàn)結(jié)果，高強(qiáng)硅灰混凝土被增加進(jìn)抗沖磨材料的試驗(yàn)計劃，試驗(yàn)結(jié)果令人滿意。因此，硅灰混凝土在兩個主要工程中得到了應(yīng)用。這兩個項(xiàng)目是洛山磯河低流量截面的襯板和更換Kinzua大壩消力池底板。在參考文獻(xiàn)中對這兩個項(xiàng)目有詳細(xì)描述，所有參加者認(rèn)為這兩個項(xiàng)目是成功的。值得指出的是，在這兩個項(xiàng)目的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，均采用抗壓強(qiáng)度替代耐磨性能。這種間接規(guī)定混凝土性能的方法，在如今的高性能混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中很常見。后來的調(diào)查表明，硅灰混凝土具有被期望的抗沖磨性能。

2002年4月對Kinzua大壩消力池的檢查顯示，在使用將近20年后，硅灰混凝土狀態(tài)良好迄今為止，硅灰混凝土的使用時間，已是先前使用的混凝土修補(bǔ)材料的兩倍，而原先使用的混凝土修補(bǔ)材料在使用到10年的時候，其損壞程度已經(jīng)超過使用到20年的硅灰混凝土。

可惜抗沖磨混凝土的市場不夠大，不足以維持供應(yīng)商銷售大量的硅灰。Norcem公司成功地開辟了耐化學(xué)腐蝕混凝土領(lǐng)域，應(yīng)用于化肥和化工廠，但這個市場的容量仍然有限。兩個供應(yīng)商尋找嘗試其它合適的硅灰混凝土應(yīng)用。出現(xiàn)了兩個新領(lǐng)域：結(jié)構(gòu)應(yīng)用的高強(qiáng)混凝土和耐久性應(yīng)用的低滲透混凝土。

Norcem和ElborgTechnology公司是早期Whitlng研發(fā)“快速氯離子滲透”試驗(yàn)方法的支持者，該試驗(yàn)方法后來成為ASTMC1202標(biāo)準(zhǔn)方法。通過這項(xiàng)試驗(yàn)的驗(yàn)證，硅灰混凝土應(yīng)用有了新的突破-俄亥俄州交通部第一個將其在橋面板上使用。在許多機(jī)構(gòu)充分試驗(yàn)論證的基礎(chǔ)上，這些初始項(xiàng)目建立起了對硅灰的信任和信心，同時有力推動了硅灰在該領(lǐng)域的應(yīng)用。

一開始，兩個主要硅灰供應(yīng)商均是零售方式銷售，都與制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的人員合作，發(fā)展適用硅灰的項(xiàng)目，然后將硅灰直接賣給混凝土生產(chǎn)企業(yè)，同時在項(xiàng)目建設(shè)期間提供必要技術(shù)服務(wù)。過了一段時間，這兩個組織變成為如今的批發(fā)商?，F(xiàn)在在美國，直接銷售和項(xiàng)目技術(shù)服務(wù)主要都由外加劑供應(yīng)商承擔(dān)。總體來說，硅灰在美國的應(yīng)用歷史可以概括如下：

20世紀(jì)70年代中后期：硅灰被介紹到美國和開始應(yīng)用。當(dāng)時，硅灰被看作一種配方產(chǎn)品，市場開發(fā)和應(yīng)用是逐個項(xiàng)目進(jìn)行的。

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