關(guān)于硅灰和高性能混凝土的一些思考

　　[ 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(shí)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(shí)間。在此期間，硅粉的市場化工作也進(jìn)行了近20 年時(shí)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(gè)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(shí)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(gè)挪威的組織開始將硅灰介紹到美國市場。其中一個(gè)是挪威的Norcem 公司，另一個(gè)是Elborg Technology 公司?，F(xiàn)在，這兩個(gè)組織演變成為Norcem 混凝土制品公司和?？喜牧瞎荆⑶胰匀换钴S于硅灰的生產(chǎn)和營銷工作中。與此同時(shí)，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(gè)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)ASTM C1138 。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(gè)Elborg Technology 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(shí)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(jì)劃，試驗(yàn)結(jié)果令人滿意。因此，硅灰混凝土在兩個(gè)主要工程中得到了應(yīng)用。這兩個(gè)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(gè)項(xiàng)目有詳細(xì)描述，所有參加者認(rèn)為這兩個(gè)項(xiàng)目是成功的。值得指出的是，在這兩個(gè)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(shí)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(shí)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?