高性能混凝土的优秀工作性能表现

高性能混凝土除具有良好的力学性能和耐久性外，还必须具备良好的工作性能，即混凝土的流动性能，具体体现在新拌混凝土的坍落度的经时损失。影响高性能混凝土流动性的主要因素有水胶比、集料级配、外加剂的种类及其掺加量，矿物掺和料的粉体性能等。水是新拌混凝土中取为重要的可变形物质，加入混凝土中的水可分为两部分，一部分为吸附在胶结料表面或为胶结料颗粒所束缚而不能自由流动的非自由水，另外一部分为自由水。当胶结料组成和减水剂掺入量一定时，胶结料所约束的非自由水为一固定值。

新拌混凝土的流动性由其胶结料浆体中的自由水量决定，当胶结料组成和减水剂掺入一定时，流动性取决于水胶比。然而高性能混凝土都采用低水胶比，这就限制了胶结料浆体中的自由水量。

配制高性能混凝土使用的减水剂一般都是减水效果达到20%以上的高效减水剂(超塑化剂)。从根本上讲，高效减水剂在高性能混凝土材料中的作用机理就是其本身对拌和料的表面活性作用。高效减水剂为分子中具有亲水和憎水两个基团的有机或无机化合物，加入水溶液后，这些化合物能降低水的表面张力，起到表面活性的作用。

水泥在与水拌和以后，有强烈的絮凝趋势，产生絮凝的原因很多，可归结为以下几种作用相互叠加的结果：絮凝过程使水泥颗粒形成一个开口的网络，网孔中有一些水，这一部分水不能参加水泥的水化和使拌和物的流动性降低。为了使高性能混凝土获得良好的流动性能，必须使水和水泥及胶结料中的其他颗粒接触良好，防止水泥颗粒絮凝，并使之处于高度分散状态。

高性能水泥基材料中加入高效减水剂后，减水剂的憎水基团定向引向水泥等颗粒的表面，亲水基团指向水溶液，组成了单分子或多分子吸附膜，这样可起到以下几个方面的作用：

(1)  减水剂的定向吸附，使水泥颗粒带上相同的电荷，在电性排斥力的作用下，颗粒分散开来；

(2)  减水剂定向吸附后，由于极性水分子吸附在亲水基团表面，使水泥颗粒的溶剂化层增厚，从而增加了水泥颗粒之间的滑动能力，使颗粒更易于分散；

(3)  高效减水剂能显著地降低表面张力和界面张力，而水泥颗粒以及水溶液的分散又与表面张力及界面张力有关，降低表面张力可增加颗粒润湿面积，亦即颗粒和水的分散度可显著提高。

综上所诉，随着高效减水剂的加入，降低了胶结料的 k 值，使混凝土的流动性获得大幅度的提高。

矿物掺和料在高性能混凝土中除能改善混凝的力学性能外，对新拌混凝土的工作性能也有有利的影响。高性能混凝土中的矿物掺和料主要为粉煤灰及矿渣等。粉煤灰颗粒中的玻璃微珠粒径为0.5~100μm，大部分在45μm 以下，平均粒径为10~30μm，具有很高的比表面积，经过粉磨后，其比表面积更高。其二氧化硅含量在 34～60%之间，含大量硅铝玻璃体，玻璃体主要呈显微圆球体、空心显微圆球体、海绵状、碎屑状。矿渣一般都经过粉磨才作为高性能混凝土的矿物掺和料使用。

矿物掺和料在高性能混凝土中实际发挥的效能主要为三种：形态效应、微集料效应、活性效应，而对混凝土工作性能有影响的主要为形态效应及微集料效应。矿物掺和料中含大量球形粒子，加入水泥基材料后，借助于高效减水剂的分散作用，均匀分布到水泥颗粒之间的孔隙中，把孔隙中大量水排挤出来，使之成为自由水；矿物掺和料的球形粒子其表面张力较小，易于被水润湿，减少胶结料中颗粒之间滑动时的摩擦力，起到润滑作用；由于以上几个方面的原因，使混凝土的工作性能得到改善，增加了混凝土的流动性能。