当前的世界环境

介绍

反应性粉末混凝土（RPC）是一种新型超强强度混凝土。作为用细聚集体替代粗混凝土聚集体，具有低孔隙率和非常高的微观结构具有优异显微结构的均匀混凝土。

与传统混凝土相比，混凝土具有抗压、抗弯强度高、耐久性好、耗能高等优点;非常高的耐腐蚀和耐磨性;而且渗透率很低。这种混凝土由具有相似弹性模量的颗粒组成，颗粒化后可以产生更大的密度，并大大提高材料的极限强度。

图1：沙子与水泥压缩强度混合比混合比砂与水泥的混合比1.5 点击这里查看图

由于粉末混凝土的出现相对较晚，在全球或国内(伊朗境内)关于其混合的研究和实验研究的报告很少。

因为生产一吨水泥需要40亿焦耳的能量，而且同样的操作会释放大约一吨CO₂2.3公斤NOx进入大气层（Peidaesh，2006），我们可以得出结论，水泥生产负责在全球一级的大气中排放大量温室气体。

图2:砂与水泥的配合比抗压强度 点击这里查看图

降低水泥消耗也在经济上很重要。高全球价格

水泥也增加了混凝土的成本价格。由于这个原因，用具有适当性能的廉价材料替代水泥的做法得到了蓬勃发展(Isapur & lekdust, 1959)。

本研究研究了用Qorveh矿物轻质骨料，天然波利醇替代反应性粉末混凝土水泥含量的影响。使用火山族材料可以帮助环保，降低成本，并在混凝土中提高某些性能。波兹托利材料对混凝土耐久性及降低水化温度的大量混凝土放置的积极作用，将Pozzolans转化为主混凝土成分。

由于伊朗拥有丰富的火山灰资源，研究这些材料的确切力学和耐久性特性，并考虑将其用于水泥行业将是合适的。

轻质矿物集料是由火山熔岩制成的天然火山灰材料，具有良好的隔音和隔热性能。与水泥结合，这些材料表现出很高的持水能力，从而提高了混凝土的强度。

在Ardebil、Eastern Azarbayejan(特别是在大不里士附近的Bostan Abad地区)、Qorveh、Kermanshah、Kerman、Sistan和Baluchestan、呼罗桑省的几个地区和Alborz山脉的郊区有丰富的轻质矿物集料资源。

由矿物轻质聚集体制成的混凝土不仅重量轻，而且表现出高强度以及对不同环境条件的抵抗力。该产品的战略意义是显而易见的，因为以下性能：高孔隙度，无害虫和病原体，结构稳定性，压缩性，长寿命和耐久性，渗透性和高水位，非常重的重量，低密度，高热隔音，耐火，耐热/克隆/重熔抵抗，化学中性，并环境友好。另一方面，这款Pozzolan在道路制作中的应用;建筑作品（轻质混凝土，楼层之间的填充物等）;和大坝，桥梁和隧道施工;除了农业申请（用于培养绿色房屋植物和在干燥的土壤中用于保留水）也证明了其战略重要性。提到的属性和申请对任何国家都至关重要（Hossain，2004; yasar，Atis，Kilic，＆Gulsen，2003）。

在大坝施工或支撑期间的大容量混凝土放置中，由快速水合反应引起的混凝土中的高温是主要关注的，因为它们可能导致混凝土中的热裂纹。使用qorveh轻质聚集体作为活性波利醇可以延长水合，从而显着降低水合温度。

近年来近年来进行了广泛的研究，以获得高强度混凝土。高强度混凝土的抗压强度为50-120MPa。虽然高强度混凝土被视为相对现代的材料，但开发它的想法已经受到重大修改。

活性粉末混凝土是1994年法国某公司注册的超高强度混凝土。在此之前，高强混凝土(HSC)曾是高强度/高性能应用的最佳解决方案。与水泥混凝土相比，粉末混凝土的主要优点是其颗粒均匀性好，孔隙率高，微观结构适宜。

粉末混凝土首先用于加拿大谢尔布鲁克的行人桥梁。混凝土部分的大大减小和重量重量是该结构的具体特征（Lee，Wang，Chiu，2007）。

表1：用80MPa强度混凝土的混凝土粉末机械性能比较(Kosmatka, Panarese， & Association, 2002)．

火山灰是二氧化硅或硅铝酸盐材料，它们本身不表现出粘接性能。然而，作为非常细的颗粒，它们可以与氢氧化钙(在石灰或水泥存在的情况下)在潮湿的环境温度下发生化学反应，产生具有粘附和胶结性能的化合物(Committee, 2004)。

由于火山灰和氢氧化钙(Ca(OH₂(可由水泥中主要相水化而形成，或以游离剂的形式存在于混凝土中)，形成水化硅酸钙。与氢氧化钙不同，硅酸钙具有晶体结构，其晶体层之间的分子作用力很小。它溶于水，能分解混凝土，是一种能改善混凝土力学性能的稳定物质。氧化钙和火山灰本身不具有粘接性能;然而，它们会发生化学反应，产生具有胶结性能的硅酸钙(Ahmadi & Shekarchi, 2010;Sabir, Wild， & Bai, 2001)

“Pozzolan”这个词源自Pozzoli，这是意大利的一个地区，其中Pozzolan于2000年前第一次发现。与含有波特兰水泥的混凝土相比，火山灰混凝土达到其早期强度需要更长的时间。然而，后者的最终强度是等于或超过波特兰水泥混凝土的强度。用Pozzolan混合水泥产生一种称为“火山灰水泥”的水泥。

关于他们的起源，Pozzolans分为两组：天然波利醇和人工火山灰。矿物轻量级Pozzolan是火山熔岩产生的天然波利。含有轻质颗粒;天然波兹拉吞是一个良好的声音和绝缘体。

在过去，罗马的工程师会用天然火山灰来建造古代建筑。除了在国内使用外，伊朗目前还向包括阿联酋和沙特阿拉伯在内的其他国家出口轻质骨料。

两种矿物轻质骨料最多用于伊朗：1）克罗里亚和2）浮石。

火山渣

这种轻质骨料可以沿着从Azarbayejan到Kordestan的带状分布。在伊朗，火山渣被称为Qorveh，因为Qorveh地区是这个国家最重要的火山渣来源之一。

浮石:这种矿物轻骨料主要分布在Alborz山脉周围地区，特别是在大不里士附近的Central Alborz和Bostan Abad。浮石的质量比火山渣低。

本研究的目的是利用国内矿山常用材料，达到高性能混凝土的最佳力学性能，降低大体积混凝土的施工成本，同时有利于环境保护。

材料和方法

在本研究中，由于加入了一种新型的粉末混凝土，因此需要获得其化学性质。表2给出了这些指标。这种混凝土的组成部分是:

表2:材料的化学性质

• 骨料:石英砂和破碎的石英岩通常用于粉末混凝土。然而，搅拌这种混凝土是昂贵的，需要大量的能源。为了降低成本，我们使用了伊斯法罕石雕车间生产的粉砂废料，最大粒径为600微米，符合粉末混凝土规格。
• 水泥:为了降低水化温度，提高相对大体积混凝土的施工效率，我们使用了2型Shahrekord水泥。
• 水：Shahrekord大学的饮用水（符合ASTM C49-83）混合混凝土。
• 超级增塑剂:聚羧酸酯基超级增塑剂用于符合ASTM C-494和isii -2930标准的水泥。
• 火山灰:Qorveh轻质骨料(经过研磨完全通过第200目)被用作火山灰成分

为了设计配合比，在搅拌主要试件混凝土之前，通过多次试验确定了超级减水剂与水泥和水与水泥(即胶粘剂)的最佳比例。

总的来说，提供了20种配合比设计:10种砂灰比为1.5,10种砂灰比为2。在每种配合比设计中，分别在1、3、7和28天的龄期混合3个5cm × 5cm × 5cm的立方体试样，以测试粉末混凝土的抗压强度。共制备了240个标本。

优质增塑剂到水泥的最佳比率得到2％。将砂与水泥比的最佳水分别为1.5和2的水泥比分别为35％和40％。

24小时后将制备的样品从其模具中除去，并在20℃下在水中固化直至测试开始。

实施的混合设计呈现在表3和4中。

表3：混合砂与水泥（粘合材料）的设计比率1.5（kg / m3）

命名中，Ct符号积累火山灰水泥(胶粘剂)，A符号砂与水泥的混合比1,5。

表4:砂与水泥(粘结材料)配合比2 (kg / m3)

结果

抗压强度是混凝土最重要的特性，可用作具体质量的指标。含有不同百分比的Qorveh矿物轻质骨料百分比的混凝土的结果在图1和2中进行了比较，其中对照样品以下列腺：1,3,7和28天获得。

每个年龄的结果是通过取三个5厘米尺寸的压缩立方体试样的平均值获得的。

从图1和图2可以看出，与7天龄期的抗压强度相比，28天龄期的抗压强度更接近于对照试件。在一些试件中，抗压强度甚至超过了控制试件。

从图中可以看出，由于水泥含量较高，砂水泥比较低(本研究中为1.5)的混凝土试件比砂水泥比高的试件具有更高的强度。

此外，由于纯水泥套装早于喷糊糊的水泥，具有下Qorveh骨料骨料骨料的样品在老化的初始阶段表现出较低的强度。在更大的具体年龄值，由于矿物轻质聚集体开始与水泥反应，因此标本的强度稳定地增加。

考虑到早期的Pozzolans的整体性能以及粉末混凝土的结构和成分，我们预计在第四周后的具体实力的趋势越来越大。

讨论

今天，在混凝土中使用新材料已经成为一种常规程序。为了保护环境、节约经济或改善混凝土性能，在混凝土中添加替代骨料或水泥的新材料。

• Qorveh矿物轻量级骨料具有作为活性Pozzolan的所有所需参数，因此可以替代粉末混凝土中的水泥。因此，在混凝土混合中使用的水泥量减少，导致混凝土固化中的初始成本降低，以及在大气中减少了二氧化碳排放量（由于水泥生产）。
• Qorveh矿物轻质聚集体中的化学化合物包含三种主要氧化物，即氧化硅，氧化铝和氧化铁，其总百分比量为87.26％，对于火山灰材料的非常理想的百分比。另一方面，由于单独氧化硅的氧化硅占这些氧化物的71.4％，因此预计将在更先进的年龄预期混凝土强度的显着增加。
• 因为2型水泥展品良好的耐蚀性与同时氯和硫酸盐腐蚀,由于Qorveh总包含一个非常低的百分比的硫化合物,我们得出结论,新粉混凝土在这项研究中,除了上述优点,也抗硫化。
• 考虑到初期混凝土强度增加的一般情况（最多28天），我们可以得出结论，与对照样本相比，波佐型试样在早期的年龄提高抗压强度较低。这种行为证实，基于长期试验所获得的强度确定最佳Pozzolan百分比可以提供比从短期试验中获得的结果的更可靠的结果（即在混凝土混合后的前几周内进行的测试）。

参考文献

1. 混凝土及其与环境的相互作用。第二次混凝土与发展会议．德黑兰（2006年）。
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3. Ahmadi, Babak， & Shekarchi, Mohammad。利用天然沸石作为辅助胶凝材料。水泥和混凝土复合材料，32（2），134-141（2010）。
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