高性能混凝土的優秀工作性能表現

高性能混凝土除具有良好的力學性能和耐久性外，還必須具備良好的工作性能，即混凝土的流動性能，具體體現在新拌混凝土的坍落度的經時損失。影響高性能混凝土流動性的主要因素有水膠比、集料級配、外加劑的種類及其摻加量，礦物摻和料的粉體性能等。水是新拌混凝土中取為重要的可變形物質，加入混凝土中的水可分為兩部分，一部分為吸附在膠結料表面或為膠結料顆粒所束縛而不能自由流動的非自由水，另外一部分為自由水。當膠結料組成和減水劑摻入量一定時，膠結料所約束的非自由水為一固定值。

新拌混凝土的流動性由其膠結料漿體中的自由水量決定，當膠結料組成和減水劑摻入一定時，流動性取決于水膠比。然而高性能混凝土都采用低水膠比，這就限制了膠結料漿體中的自由水量。

配制高性能混凝土使用的減水劑一般都是減水效果達到20%以上的好的減水劑(超塑化劑)。從根本上講，好的減水劑在高性能混凝土材料中的作用機理就是其本身對拌和料的表面活性作用。好的減水劑為分子中具有親水和憎水兩個基團的有機或無機化合物，加入水溶液后，這些化合物能降低水的表面張力，起到表面活性的作用。

水泥在與水拌和以后，有強烈的絮凝趨勢，產生絮凝的原因很多，可歸結為以下幾種作用相互疊加的結果：絮凝過程使水泥顆粒形成一個開口的網絡，網孔中有一些水，這一部分水不能參加水泥的水化和使拌和物的流動性降低。為了使高性能混凝土獲得良好的流動性能，必須使水和水泥及膠結料中的其他顆粒接觸良好，防止水泥顆粒絮凝，并使之處于高度分散狀態。

高性能水泥基材料中加入好的減水劑后，減水劑的憎水基團定向引向水泥等顆粒的表面，親水基團指向水溶液，組成了單分子或多分子吸附膜，這樣可起到以下幾個方面的作用：

(1)  減水劑的定向吸附，使水泥顆粒帶上相同的電荷，在電性排斥力的作用下，顆粒分散開來；

(2)  減水劑定向吸附后，由于極性水分子吸附在親水基團表面，使水泥顆粒的溶劑化層增厚，從而增加了水泥顆粒之間的滑動能力，使顆粒更易于分散；

(3)  好的減水劑能顯著地降低表面張力和界面張力，而水泥顆粒以及水溶液的分散又與表面張力及界面張力有關，降低表面張力可增加顆粒潤濕面積，亦即顆粒和水的分散度可顯著提高。

綜上所訴，隨著好的減水劑的加入，降低了膠結料的 k 值，使混凝土的流動性獲得大幅度的提高。

礦物摻和料在高性能混凝土中除能改善混凝的力學性能外，對新拌混凝土的工作性能也有有利的影響。高性能混凝土中的礦物摻和料主要為粉煤灰及礦渣等。粉煤灰顆粒中的玻璃微珠粒徑為0.5~100μm，大部分在45μm 以下，平均粒徑為10~30μm，具有很高的比表面積，經過粉磨后，其比表面積更高。其二氧化硅含量在 34～60%之間，含大量硅鋁玻璃體，玻璃體主要呈顯微圓球體、空心顯微圓球體、海綿狀、碎屑狀。礦渣一般都經過粉磨才作為高性能混凝土的礦物摻和料使用。

礦物摻和料在高性能混凝土中實際發揮的效能主要為三種：形態效應、微集料效應、活性效應，而對混凝土工作性能有影響的主要為形態效應及微集料效應。礦物摻和料中含大量球形粒子，加入水泥基材料后，借助于好的減水劑的分散作用，均勻分布到水泥顆粒之間的孔隙中，把孔隙中大量水排擠出來，使之成為自由水；礦物摻和料的球形粒子其表面張力較小，易于被水潤濕，減少膠結料中顆粒之間滑動時的摩擦力，起到潤滑作用；由于以上幾個方面的原因，使混凝土的工作性能得到改善，增加了混凝土的流動性能。