耐热混凝土材料及配合比参数选择

1.原材料技术要求

1)耐热混凝土用水泥除应符合国家现行水泥标准外,还应符合下列要求。

①普通水泥不得掺有石灰岩、菱镁石、白云石类的混合材。

②用矿渣水泥配制使用极限温度为900℃的耐热混凝土时,水泥中矿渣含量不得大于50%(质量分数)。

③水泥强度等级不得低于32.5MPa。

2)粗集料是耐热混凝土的骨架,它对耐热混凝土的高温物理力学性能起着重要作用。

粗集料粒径为5~25mm,如采用高炉重矿渣,其CaO含量不大于4.5%(质量分数),应有良好的安定性,不允许有大于25mm的玻璃质颗粒。据资料介绍,粗集料粒径从20-10mm降至10~5mm,虽然烘干强度降低,但其1200℃烧后强度反而提高,因此,应严格控制最大粗集料粒径。

3)细集料通过5mm、1.2mm、0.15mm筛孔筛余量分别为0%~10%、20%~55%、90%~100%(质量分数)。

4)混凝土外加剂可采用萘系、三聚氰胺、氨基磺酸盐系高效减水剂。

2.胶结料用量

一般情况下,骨料耐火度都比胶结料高,当胶结料用量超过一定范围时,随胶结料用量的增加,混凝土荷重软化点降低,残余变形大,耐火性能下降。如每m3混凝土水泥用量由200kg提高到300kg,其900℃、1100℃、1200℃的烧后相对强度分别降低5%、6%、13%。因此,在满足施工和易性和常温强度要求的前提下,应尽可能减少胶结料用量。水泥用量可控制在混凝土总质量的10%~20%,耐火要求高而常温强度要求不高的耐热混凝土,水泥用量可控制在10%~15%。

3.水胶比

水泥耐热混凝土的水胶比的增减对其常温强度、高温下强度和残余变形影响较显著。随着水胶比的增加,耐热混凝土强度显著下降。这是因为水胶比的增大使处于高温环境下工作的混凝土水分容易散失,导致混凝土内部空隙增加,结构疏松,强度降低。因此,耐热混凝土在施工和易性允许的前提下,应尽可能降低水胶比。

4. 掺合料用量

掺合料既可改善混凝土耐高温性能,又可提高混凝土和易性。因此,耐热混凝土在满足常温强度要求的前提下,尽可能多用掺合料,一般掺合料可占水泥质量的30%~100%,最高可达300%。不同配合比耐热混凝土性能见表7-11.

5.骨料级配及砂率

骨料占耐热混凝土原料总质量的80%左右,改善骨料级配对提高耐热混凝土的密实度和耐高温性能有着重要作用。骨料的类别和耐火度应与胶结料相适应,且粒径不宜过大,用量不可过多,否则导致混凝土和易性不良,密实度下降,高温下易分层脱落,一般砂率宜控制在40%~60%之间。

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