美国矿渣粉协会告诉您矿渣粉如何降低大体积混凝土的热应力

一、什么是大体积混凝土？

根据ACI 207，“大体积混凝土是指尺寸足够大，需采取相应措施以处理产生的热量和随之而来的体积变化，以尽量减少混凝土裂缝的任何体积较大的混凝土”。众所周知，水泥水化反应会产生成热量。混凝土散热过程较为缓慢，且内部冷却所需时间随着混凝土截面尺寸厚度的增大而增加。同时，也会导致混凝土里表温差的增加。而较大的温差会使混凝土受到很高的热应力，从而可能导致混凝土开裂以及结构完整性的损失。

图1 弗吉尼亚州波卡洪特斯的林荫大道上16英尺厚的底座，使用75%矿渣粉和Ⅱ型硅酸盐水泥来降低混凝土温度峰值和温差

二、如何减少混凝土的热应力

常见降低混凝土热应力的方法有三种：

•降低总体胶凝材料的用量

•降低硅酸盐水泥用量

•通过使用各种外加剂或给混凝土降温的方法来减缓水化进程。

三、矿渣粉的作用

当混凝土拌合物中掺入矿渣粉时，能够降低产生的热量，从而减少热应力：

•矿渣粉可增加混凝土强度，可以降低胶凝材料的总用量；

•使用矿渣粉可减少硅酸盐水泥的用量；

•矿渣粉的水化特性可减缓混凝土早期放热速率，降低混凝土温度峰值。

四、矿渣粉的掺量

通常，大体积混凝土中矿渣粉最佳掺量范围是65％至80％。这个掺量范围能够显著降低混凝土放热量，同时混凝土也可达到预期强度。矿渣粉掺量为50％至65％已成功应用于小规模的大体积混凝土浇筑。混凝土配合比应该采用现场原料进行验证测试，以确保所需的低放热量和强度特性。

图2 矿渣粉对于水泥水化热的影响

图2显示了纯硅酸盐水泥和25％至75％掺量矿渣粉的复合胶凝材料水化放热曲线。从图中可以看到每增加一定量的矿渣粉，会降低拌合物水化热峰值。更重要的是，图中每条曲线下面积表示产生的总热量。可以看出，当矿渣粉掺量从50％增加到75％时，该区域面积急剧减少，表明掺入75％的矿渣粉显著减少了拌合物总热量，但与掺50％的矿渣粉相比，其水化放热峰值降低的不多。

图3 矿渣粉对于大体积混凝土绝热温升的影响

图3显示了矿渣粉对于大体积混凝土绝热温升的影响。从图中可以看出，矿渣粉掺量为65％时，混凝土温度峰值下降了19℉，掺量增至80%时混凝土温度峰值下降达42℉。

参考文献：

l. ACI 207. IR-97, Mass Concrete; Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1992.

声明：和所有混凝土一样，应进行多批次的试验以验证混凝土的性能。试验结果可能因环境温度、混合物组分等因素的不同而有所不同。建议您咨询矿渣粉专业人士以获得相关帮助。本文包含的任何内容都不应该被认为或解释为明示或暗示的保证，包括任何适用于某一特定用途的保证。

本文的英文原文出自美国矿渣粉协会（Slag Cement Association，SCA）官方网站，经美国矿渣粉协会授权和同意，由武汉微神科技发展有限公司（公众号“微神新材”）翻译、整理和发布。如需引用，请务必注明出处。