关于硅灰和高性能混凝土的技术文章

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摘要：硅灰的商业化应用在美国已有25年的历史。在此期间，硅灰从一种处于研究阶段的材料演变成一种在混凝土中被广泛规定使用的组分。硅粉在被市场所接纳的时间，恰好是“高性能混凝土”一词产生的前夕，有充分的理由说明：最初的硅灰混凝土项目正是高性能混凝土的起源。本文简述了在美国市场中硅灰使用的发展历史；回顾了硅灰混凝土如何发展成为高性能混凝土；并总结了使用硅灰的适用场合、配合比、抹面和施工性能等方面的经验。

硅粉的市场化工作也进行了近20年时间。在此期间，硅粉的市场化工作也进行了近20年时间。在此期间，硅粉吸引了包括美国在内的全球众多研究人员的注意力。发展至今，成为多种混凝土的必要组成成分。

引言

众所周知，在混凝土行业中，引进和接受新技术是比较困难和缓慢的，这种说法对于硅灰尤其准确。对于这些新的技术，往往需要某个项目的“第一次使用”，从而从根本上打开该技术广泛应用的大门。对于硅灰，其取得突破性进展的项目是美国工程兵部队在20世纪80年代初在水工结构上的应用。在硅灰应用于混凝土一段时间后，“高性能混凝土”(HPC)术语出现在混凝土行业。如下所述，该材料(HPC)的定义经历了一些反复。目前，“高性能”一词较广泛地表述了很多混凝土材料的性能特征。

本文简要地回顾了硅灰在美国应用于混凝土的历史，以及早期进行的市场化工作。然后，回顾了高性能混凝土的萌芽和演变。最后，本文对过去20年硅灰在混凝土中应用所积累的经验进行总结。
1历史

在20世纪70年代，两个挪威的组织开始将硅灰介绍到美国市场。其中一个是挪威的Norcem公司，另一个是ElborgTechnology公司。现在，这两个组织演变成为Norcem混凝土制品公司和埃肯材料公司，并且仍然活跃于硅灰的生产和营销工作中。与此同时，美国工程兵部队将水工结构混凝土的抗冲磨性作为一个主要的研究方向。在工程兵部队水道试验站工作(WES)的刘先生，研制了模拟抗冲磨环境测试混凝土性能的试验方法，此后成为标准ASTMC1138。采用这种试验方法，开展了大规模试验研究，比较许多不同的混凝土和其它材料的抗冲磨性能。

笔者最早与硅灰打交道是20世纪70年代后期，在WES水道试验站工作期间。两个ElborgTechnology公司的人访问了我们，并带来材料样品，声称材料抗压强度可以达到210MPa。尽管当时在WES水道试验站正在分析确定不同来源硅灰的特性，但这是我们第一次看到这种材料真正在混凝土中使用和推广。

测试所提供的150mm×300mm圆柱试件试验结果证明，上述的高抗压强度是确实存在的。根据该试验结果，高强硅灰混凝土被增加进抗冲磨材料的试验计划，试验结果令人满意。因此，硅灰混凝土在两个主要工程中得到了应用。这两个项目是洛山矶河低流量截面的衬板和更换Kinzua大坝消力池底板。在参考文献中对这两个项目有详细描述，所有参加者认为这两个项目是成功的。值得指出的是，在这两个项目的技术标准中，均采用抗压强度替代耐磨性能。这种间接规定混凝土性能的方法，在如今的高性能混凝土技术标准中很常见。后来的调查表明，硅灰混凝土具有被期望的抗冲磨性能。

2002年4月对Kinzua大坝消力池的检查显示，在使用将近20年后，硅灰混凝土状态良好迄今为止，硅灰混凝土的使用时间，已是先前使用的混凝土修补材料的两倍，而原先使用的混凝土修补材料在使用到10年的时候，其损坏程度已经超过使用到20年的硅灰混凝土。

可惜抗冲磨混凝土的市场不够大，不足以维持供应商销售大量的硅灰。Norcem公司成功地开辟了耐化学腐蚀混凝土领域，应用于化肥和化工厂，但这个市场的容量仍然有限。两个供应商寻找尝试其它合适的硅灰混凝土应用。出现了两个新领域：结构应用的高强混凝土和耐久性应用的低渗透混凝土。

Norcem和ElborgTechnology公司是早期Whitlng研发“快速氯离子渗透”试验方法的支持者，该试验方法后来成为ASTMC1202标准方法。通过这项试验的验证，硅灰混凝土应用有了新的突破-俄亥俄州交通部第一个将其在桥面板上使用。在许多机构充分试验论证的基础上，这些初始项目建立起了对硅灰的信任和信心，同时有力推动了硅灰在该领域的应用。

一开始，两个主要硅灰供应商均是零售方式销售，都与制定技术标准的人员合作，发展适用硅灰的项目，然后将硅灰直接卖给混凝土生产企业，同时在项目建设期间提供必要技术服务。过了一段时间，这两个组织变成为如今的批发商。现在在美国，直接销售和项目技术服务主要都由外加剂供应商承担。总体来说，硅灰在美国的应用历史可以概括如下：

20世纪70年代中后期：硅灰被介绍到美国和开始应用。当时，硅灰被看作一种配方产品，市场开发和应用是逐个项目进行的。

 

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