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摘要 本文介绍了耐热混凝土在钢渣热泼中的应用，如何进行原料选择以及施工要点。
关键词 耐热混凝土高温环境配合比
在工业厂矿中，混凝土构筑物经常经常会处于高温环境中，由于普通混凝土在高温环境中会发生化学分解，强度会急剧下降，会导致结构产生裂缝，甚至破坏。耐热混凝土因为其在高温环境下强度损失小，热稳定性好，广泛应用于受高温作用和反复温度变化作用的结构物。
一、工程概况
本工程为宣钢100万吨钢渣综合加工生产线工程渣池热泼工程——110t炉区热泼渣池，共新建4个渣池。根据工艺委托热熔的钢渣（约为700℃），运到钢渣热泼车间，使用吊车将渣罐的液态渣分层泼倒在渣池内，两个渣池同时打水热泼，在钢渣上喷淋适量的水（时间为12小时），经过打水热泼使钢渣急冷碎裂，之后用装载机、电铲等设备进行挖掘装车，再运至弃渣场。
渣池池壁采用悬臂式混凝土挡土墙结构，由于钢渣装入渣池时温度较高，，经过打水热泼又急冷碎裂，温度变化剧烈，池壁混凝土采用矿渣硅酸盐耐热混凝土，混凝土耐热度为 700～900℃，最高使用温度可达900℃，混凝土强度等级为C30。
二、耐热混凝土原材料的选择
（1）矿渣硅酸盐水泥
在高温环境中，硅酸盐水泥熟料中的C3S和C2S的水化物CA（OH）2脱水生成CAO，CAO又与矿渣中的SiO2和Al2o3發生反应生成无水硅酸盐和无水铝酸盐，从而使混凝土具有较强的耐热性。
由于水泥的耐热性低于耐热骨料和耐热粉料，在保证耐热混凝土设计强度的情况下，应尽可能减少水泥用量，矿渣硅酸盐水泥强度等级不得低于32.5MPa，并且矿渣掺量不得大于50％。矿渣硅酸盐水泥中不得掺有熔点低且在高温下易分解软化的材料，如石灰岩类，以防高温下分解软化导致结构裂纹、毁坏。
（2）骨料
在普通混凝土中由于水泥的水化物CA（OH）2，水化氯酸钙在高温下脱水导致混凝土碎裂；并且骨料中的石灰石、石英砂在高温环境下体积变形较大，会导致混凝土结构破坏或强度降低。
因此耐热混凝土骨料应选择耐火度较高的骨料，在高温下体积变形小，化学性质较稳定，如黏土熟料、耐火砖碎料、红砖碎料、高炉矿渣等。骨料中不得掺有石灰岩类、石英质等有害杂质，防止混凝土在高温下分解或发生较大体积变形导致结构破坏。
（3）掺合料
掺合料可以提高混凝土的耐高温性能，增加混凝土的密实性，减少高温变形，提高施工和易性，减少水泥用量。因此掺合料必须是具有耐热作用的粉料，掺合料应选用熔点高、高温下不变形且含有一定数量Al2o3的材料，如粉煤灰、高炉重矿渣等。
三、耐热混凝土的施工要点
（1）混凝土在进行配合比设计时应在满足和易性要求下尽可能减少水泥用量及用水量，降低水灰比，避免耐热混凝土在高温环境下散失水分，造成结构孔隙增加，强度降低；同时要尽可能减少胶结材料，避免高温胶结材料先于骨料发生软化、变形。矿渣硅酸盐水泥耐热混凝土在配制时可以适当掺加非引气型减水剂，减少混凝土内部结构的孔隙率。矿渣硅酸盐耐热混凝土经验配合比见表1。
表格1耐热混凝土经验配合比
种类 极限温度（℃） 耐热混凝土材料组成及用量配合比（kg/m3） 强度等级 适用范围
胶凝材料 掺合料 集料
矿渣硅酸盐水泥耐热混凝土 700 矿渣硅酸盐水泥（300～400） 耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖 高炉矿渣、红砖、安山岩、玄武岩（1400～1900） C15 无酸碱侵蚀的工程
900 矿渣硅酸盐水泥（350～450） 水渣、粘土熟料、粘土砖（0～200） 耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖 C15 温度变化不剧烈、无酸碱侵蚀的工程
（2）耐热混凝土拌制时应使用强制搅拌机，按照试验部门签发并经审核的混凝土配料单进行配料，不得擅自更改。
拌制时将水泥及掺合料预先拌和均匀，预拌2分钟，再将液态凝胶材料加入搅拌机，搅拌时间比普通混凝土长1~2分钟，使混凝土混合料颜色达到均匀为止。
（3）耐热混凝土拌合物入模温度宜控制在5℃~35℃。浇筑前应检查模板及其支架，钢筋及其保护层厚度，预埋件的位置、尺寸等，确定正确无误后方可进行浇筑。
耐热混凝土浇筑采用分层浇筑，分层厚度应根据拌合能力、运输能力、浇筑速度、气温及振捣器的性能等因素确定。耐热混凝土浇筑分层的允许最大厚度见表2。
表格 2 耐热混凝土浇筑分层的允许最大厚度
振捣设备类别 浇筑坯层允许最大厚度
插入式 振捣机 振捣棒长度的1倍
电动或风动振捣器 振捣棒长度的0.8倍
软轴式振捣器 振捣棒长度的1.25倍
平板式 无筋或单层钢筋结构中 200mm
双层钢筋结构中 200mm
耐热混凝土浇筑时必须保持连续性，间歇时间需通过时间确定。上层混凝土应在下层混凝土初凝前浇筑完毕。在耐热混凝土抗压强度未达到2．5MPa前不得进行下道工序的施工。
（4）由于矿渣硅酸盐水泥凝结较慢，混凝土浇筑后应在20℃~30℃的潮湿环境下养护，避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力的扰动，养护时间不得少于14d。
本工程施工时为冬季，施工环境温度较低，因此混凝土浇筑时宜采用覆膜保温或保温材料保温的措施进行养护，养护时不得对裸露的混凝土直接浇水，以确保混凝土的强度。
（5）耐热混凝土质量验收应满足《混凝土结构工程质量验收规范》中的有关规定。耐热混凝土应留置一定量的试块，同条件养护的试块留置数量应根据不同的要求由监理、施工单位共同确定。
四、总结
在冶金行业中，耐热混凝土的应用十分广泛，合理的选择合适的耐热混凝土种类，不仅使施工工艺简单，施工效率高，易满足异形部位施工和热工要求，而且维修费用少，使用寿命长，成本低廉，提高工程的经济效益。
参考文献
【1】YBT4252-2011耐热混凝土应用技术规范 冶金工业出版社
【2】表1摘选自 耐热混凝土配合比设计及性能检验规程
关键词 耐热混凝土高温环境配合比
在工业厂矿中，混凝土构筑物经常经常会处于高温环境中，由于普通混凝土在高温环境中会发生化学分解，强度会急剧下降，会导致结构产生裂缝，甚至破坏。耐热混凝土因为其在高温环境下强度损失小，热稳定性好，广泛应用于受高温作用和反复温度变化作用的结构物。
一、工程概况
本工程为宣钢100万吨钢渣综合加工生产线工程渣池热泼工程——110t炉区热泼渣池，共新建4个渣池。根据工艺委托热熔的钢渣（约为700℃），运到钢渣热泼车间，使用吊车将渣罐的液态渣分层泼倒在渣池内，两个渣池同时打水热泼，在钢渣上喷淋适量的水（时间为12小时），经过打水热泼使钢渣急冷碎裂，之后用装载机、电铲等设备进行挖掘装车，再运至弃渣场。
渣池池壁采用悬臂式混凝土挡土墙结构，由于钢渣装入渣池时温度较高，，经过打水热泼又急冷碎裂，温度变化剧烈，池壁混凝土采用矿渣硅酸盐耐热混凝土，混凝土耐热度为 700～900℃，最高使用温度可达900℃，混凝土强度等级为C30。
二、耐热混凝土原材料的选择
（1）矿渣硅酸盐水泥
在高温环境中，硅酸盐水泥熟料中的C3S和C2S的水化物CA（OH）2脱水生成CAO，CAO又与矿渣中的SiO2和Al2o3發生反应生成无水硅酸盐和无水铝酸盐，从而使混凝土具有较强的耐热性。
由于水泥的耐热性低于耐热骨料和耐热粉料，在保证耐热混凝土设计强度的情况下，应尽可能减少水泥用量，矿渣硅酸盐水泥强度等级不得低于32.5MPa，并且矿渣掺量不得大于50％。矿渣硅酸盐水泥中不得掺有熔点低且在高温下易分解软化的材料，如石灰岩类，以防高温下分解软化导致结构裂纹、毁坏。
（2）骨料
在普通混凝土中由于水泥的水化物CA（OH）2，水化氯酸钙在高温下脱水导致混凝土碎裂；并且骨料中的石灰石、石英砂在高温环境下体积变形较大，会导致混凝土结构破坏或强度降低。
因此耐热混凝土骨料应选择耐火度较高的骨料，在高温下体积变形小，化学性质较稳定，如黏土熟料、耐火砖碎料、红砖碎料、高炉矿渣等。骨料中不得掺有石灰岩类、石英质等有害杂质，防止混凝土在高温下分解或发生较大体积变形导致结构破坏。
（3）掺合料
掺合料可以提高混凝土的耐高温性能，增加混凝土的密实性，减少高温变形，提高施工和易性，减少水泥用量。因此掺合料必须是具有耐热作用的粉料，掺合料应选用熔点高、高温下不变形且含有一定数量Al2o3的材料，如粉煤灰、高炉重矿渣等。
三、耐热混凝土的施工要点
（1）混凝土在进行配合比设计时应在满足和易性要求下尽可能减少水泥用量及用水量，降低水灰比，避免耐热混凝土在高温环境下散失水分，造成结构孔隙增加，强度降低；同时要尽可能减少胶结材料，避免高温胶结材料先于骨料发生软化、变形。矿渣硅酸盐水泥耐热混凝土在配制时可以适当掺加非引气型减水剂，减少混凝土内部结构的孔隙率。矿渣硅酸盐耐热混凝土经验配合比见表1。
表格1耐热混凝土经验配合比
种类 极限温度（℃） 耐热混凝土材料组成及用量配合比（kg/m3） 强度等级 适用范围
胶凝材料 掺合料 集料
矿渣硅酸盐水泥耐热混凝土 700 矿渣硅酸盐水泥（300～400） 耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖 高炉矿渣、红砖、安山岩、玄武岩（1400～1900） C15 无酸碱侵蚀的工程
900 矿渣硅酸盐水泥（350～450） 水渣、粘土熟料、粘土砖（0～200） 耐热度不低于1670℃的粘土熟料、粘土砖 C15 温度变化不剧烈、无酸碱侵蚀的工程
（2）耐热混凝土拌制时应使用强制搅拌机，按照试验部门签发并经审核的混凝土配料单进行配料，不得擅自更改。
拌制时将水泥及掺合料预先拌和均匀，预拌2分钟，再将液态凝胶材料加入搅拌机，搅拌时间比普通混凝土长1~2分钟，使混凝土混合料颜色达到均匀为止。
（3）耐热混凝土拌合物入模温度宜控制在5℃~35℃。浇筑前应检查模板及其支架，钢筋及其保护层厚度，预埋件的位置、尺寸等，确定正确无误后方可进行浇筑。
耐热混凝土浇筑采用分层浇筑，分层厚度应根据拌合能力、运输能力、浇筑速度、气温及振捣器的性能等因素确定。耐热混凝土浇筑分层的允许最大厚度见表2。
表格 2 耐热混凝土浇筑分层的允许最大厚度
振捣设备类别 浇筑坯层允许最大厚度
插入式 振捣机 振捣棒长度的1倍
电动或风动振捣器 振捣棒长度的0.8倍
软轴式振捣器 振捣棒长度的1.25倍
平板式 无筋或单层钢筋结构中 200mm
双层钢筋结构中 200mm
耐热混凝土浇筑时必须保持连续性，间歇时间需通过时间确定。上层混凝土应在下层混凝土初凝前浇筑完毕。在耐热混凝土抗压强度未达到2．5MPa前不得进行下道工序的施工。
（4）由于矿渣硅酸盐水泥凝结较慢，混凝土浇筑后应在20℃~30℃的潮湿环境下养护，避免急剧干燥、温度急剧变化、振动以及外力的扰动，养护时间不得少于14d。
本工程施工时为冬季，施工环境温度较低，因此混凝土浇筑时宜采用覆膜保温或保温材料保温的措施进行养护，养护时不得对裸露的混凝土直接浇水，以确保混凝土的强度。
（5）耐热混凝土质量验收应满足《混凝土结构工程质量验收规范》中的有关规定。耐热混凝土应留置一定量的试块，同条件养护的试块留置数量应根据不同的要求由监理、施工单位共同确定。
四、总结
在冶金行业中，耐热混凝土的应用十分广泛，合理的选择合适的耐热混凝土种类，不仅使施工工艺简单，施工效率高，易满足异形部位施工和热工要求，而且维修费用少，使用寿命长，成本低廉，提高工程的经济效益。
参考文献
【1】YBT4252-2011耐热混凝土应用技术规范 冶金工业出版社
【2】表1摘选自 耐热混凝土配合比设计及性能检验规程