总  目  录

一、无熟料水泥及混凝土的研究与应用鉴定大纲

二、无熟料水泥及混凝土的研究与应用工作报告

三、无熟料水泥及混凝土的研究与应用技术报告

四、无熟料水泥及混凝土应用报告

五、无熟料水泥及混凝土生产技术规程

六、无熟料水泥企业标准

七、无熟料水泥混凝土检测报告

八、无熟料水泥混凝土工程应用证明

九、国内外同类技术比较

十、科技情报查新报告

鉴定文件之一

无熟料水泥及混凝土的研究与应用

鉴定大纲

朱效荣

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

无熟料水泥及混凝土的研究与应用

鉴定大纲

一、 鉴定项目名称

无熟料水泥及混凝土的研究与应用

二、 鉴定形式及组织鉴定单位

1． 鉴定形式：专家评议

2． 组织鉴定单位：北京市建设委员会

三、 鉴定内容

通过审查技术文件，对本成果技术水平的先进性与实用性及质量指标，应用前景做出评价。

四、 会议审查技术文件

1． 无熟料水泥及混凝土的研究与应用鉴定大纲

2． 无熟料水泥及混凝土的研究与应用工作报告

3． 无熟料水泥及混凝土的研究与应用技术报告

4． 无熟料水泥及混凝土应用报告

5． 无熟料水泥及混凝土生产技术规程

6． 无熟料水泥企业标准

7． 无熟料水泥混凝土检测报告

8． 无熟料水泥混凝土的工程应用证明

9． 国内外同类技术比较

10.  科技情报查新报告

五、 鉴定会议程序

1． 通过鉴定委员会名单。

2． 由鉴定委员会组织鉴定，通过鉴定大纲。

3． 由课题组介绍该课题的工作、研究及应用报告。

4． 文件审查与评价。

5． 鉴定委员会提出意见。

6． 鉴定委员会通过鉴定意见并签名。

7． 会议结束。

鉴定文件之二

无熟料水泥及混凝土的研究与应用

工作报告

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

无熟料水泥及混凝土的研究与应用

工作报告

一、 无熟料水泥及混凝土研究的必要性

传统的硅酸盐水泥混凝土由于其原材料烧制工艺复杂，排放大量二氧化碳、二氧化硫气体严重污染环境，而且混凝土耐久性指标出现诸多问题。由于配制超高强、高性能混凝土技术要求高，操作困难，因此在经过近一个世纪的发展和完善之后，又面临新的挑战。在这种条件下，研制和发展免烧结水泥基材和绿色高性能混凝土——无熟料水泥混凝土，适应建筑行业可持续发展的技术要求，已势在必行。

1、硅酸盐水泥及其混凝土面临的严重挑战

（1）、硅酸盐水泥生产的环境污染

我国硅酸盐水泥生产工艺相对落后，在全国近5亿吨水泥中，70%为立窑或小窑水泥，这些水泥生产厂家规模较小，没有与之相配套的技术和资金对水泥生产造成的粉尘、噪音、尾气进行处理，因此严重污染环境，危害人民的身心健康，破坏了自然生态环境。国家为了减少这些污染，合理调整水泥行业的产业结构，采取了扶持扩建大型回转窑生产线，淘汰小立窑水泥厂的方针（在1999～2000年，淘汰小水泥厂1000多家）。但是即使这样，对高标号水泥的生产仍然是供应不足。因此消除水泥生产造成的环境污染，已是当务之急，而这些措施的出台势必引起水泥行业技术竞争和产品结构的调整。

 （2）、硅酸盐水泥混凝土面临耐久性问题的挑战

用硅酸盐水泥混凝土建造的民宅、办公楼、桥梁等建筑设施，由于原材料、施工工艺、保养维护措施的不同等各种因素的影响，经过近半个世纪的风雨浊蚀，北京市内的立交桥、大型公用建筑均有不同程度的损伤。经过专家会诊，钢筋锈蚀、碱—骨料反应、冻融循环、抗渗指标降低是引起这些损伤和破坏的罪魁祸首。现在我们所能采取的措施也只能是修复。对正在建设或准备筹建的项目，一般采用限制预拌混凝土碱含量、限制氯离子引入、掺膨胀剂等措施，但这些措施的采取并没有从根本上消除对混凝土耐久性的危害，特别是潮湿的工作环境中，即使少量的碱也可能引起碱骨料反应，而在露天的工作条件下，即使掺膨胀剂，混凝土也会出现微裂缝，抗渗性同样受到影响。因此对耐久性指标要求较高的混凝土工程，如何改善硅酸盐水泥混凝土的性能仍然是一个重大的技术课题和难题。

（3）、用硅酸盐水泥配制超高强高性能混凝土面临技术难题，国内普通硅酸盐水泥配制混凝土强度最高可达100MPa以上。但现实的施工条件下，大多数重点工程以及城区的在建项目均采用大流动性混凝土，在这种条件下，对高强度、大流动性混凝土的配制主要依赖高效减水剂和超细掺合料，从而达到泵送的目的，但这样做无形中增加了混凝土的生产成本。另外由于水泥用量的增加，使混凝土硬化过程中水化热过高，在高层建筑的施工中经常引起堵泵现象，因此给施工造成很大的困难。在这种条件下，如何采用一种新型的非烧结水泥基材生产一种低水化热、泵送性能好、成本低、耐久性好的高强、高性能混凝土，改善传统硅酸盐水泥混凝土存在的缺陷就显得十分必要。

2、无熟料水泥及混凝土研制开发的必要性

为了从根本上改变硅酸盐水泥生产混凝土所出现的各种问题，从可持续发展的角度考虑，我们采用无熟料水泥配制混凝土，就可以减少燃煤排放二氧化碳、二氧化硫等造成的污染；采用无熟料水泥配制混凝土，可以改善混凝土的抗冻性、抗渗性，消除碱—骨料反应和混凝土中的钢筋锈蚀现象，减少混凝土的碳化收缩，提高混凝土的耐久性指标。特别是对于高强超高强混凝土，我们采用无熟料水泥生产技术后，由于无熟料水泥混凝土具有较低的水胶比、良好的流动性、低水化热﹑早强、快硬等特点，同时不需掺入泵送剂，为方便施工，降低成本，满足工程设计的不同要求，创造了良好的基础条件。

二、 无熟料水泥及混凝土研究开发的可行性

1． 无熟料水泥及混凝土（碱矿渣混凝土）的研究开发及应用，在国际上已有成功的例子，但无熟料水泥混凝土泵送施工尚无成功事例。国内已开始在试验室研究无熟料水泥混凝土，但泵送无熟料水泥砼的研究还未开展。前苏联是世界上开发和研究无熟料水泥混凝土最早、无熟料水泥混凝土产量最高、应用最普及的国家，从1962年开始批量生产，到1995年为止，前苏联已经在各种建筑工程中累计现场搅拌使用了300万立方米无熟料水泥混凝土，从1985年以来，现场搅拌无熟料水泥混凝土的年产量一直保持在30万立方米。特别是在第二届全苏联碱矿渣混凝土学术讨论以后，无熟料水泥混凝土获得了迅速的推广应用，现在其应用范围几乎可以与硅酸盐水泥混凝土相提并论。1989年，前苏联利别滋克市已成功地全部使用现场搅拌无熟料水泥混凝土建成了高22层的住宅楼，这标志着土木建筑工程中无熟料水泥混凝土已完全可以取代硅酸盐水泥混凝土。

2． 在国内，以重庆建工学院蒲心诚教授为代表，安徽水利学院、南京化工学院及上海建材学院、河海大学都对无熟料水泥及混凝土的水化机制、原理及应用进行了多年的研究并取得了一定进展，认为无熟料水泥混凝土的宏观结构与普通硅酸盐混凝土基本相同，但其微观结构则有很大的差异。其特点是无熟料水泥混凝土的结构致密，孔隙率低，且孔隙多为封闭的微孔，水泥石与集料的粘结十分牢固，水化产物中除了CaO-SiO2-H2O系统的水化物（沸石），无熟料水泥混凝土的这些结构特征赋予了这种混凝土以优越的物理力学性能，使之集高强、快硬、高抗渗、高抗冻、低水化热、高耐久性于一身，它的性能是目前大量使用的硅酸盐水泥所无法实现的，特别是无熟料水泥混凝土受荷破坏时，断裂面发生在水泥石和集料中，很少发生在它们的界面上，因此在物理力学性能及耐久性指标方面无熟料水泥混凝土具备承重结构材料的应用条件。

3． 在开发应用方面，武汉钢铁公司科研所于八十年代初利用自产的碱矿渣水泥在试验室配制出了高标号无熟料水泥混凝土。1986年南科院也开发和研究了这一材料，并将无熟料水泥混凝土现场搅拌应用于工程抢修和快速施工、高抗腐蚀等各种特殊要求的混凝土工程，取得了理想的成果。1996年重庆建筑工程学院在试验室研制成功了无熟料水泥流态混凝土，可以做到初始坍落度(180～220)mm，坍落度二小时内无损失，三小时内损失很小，应当说这为无熟料水泥混凝土的发展又一次做出了不可估量的贡献，但是他们只是在试验室里配制出了一部分小样品，没有进行工业化试生产。

4． 自20世纪80年代以来，预拌混凝土在国内迅速发展，无熟料水泥混凝土由于快凝快硬流变性能差的特点，使这项技术在预拌混凝土施工中一直无法应用。我们研究泵送无熟料水泥混凝土是对国内外已有研究成果的继续和深入发展，在原有理论和实践的基础上，我们研制开发了无熟料水泥混凝土专用激发剂、缓凝剂、流化剂和稳定剂，实现了对无熟料水泥混凝土拌合物工作性能的有效控制，在现场施工过程中调整初凝（6～8）小时，终凝（8～12）小时，坍落度初始值（200～210）mm，五小时后保留值（180～210）mm。

综上所述，在现有理论基础上，借鉴国外无熟料水泥混凝土研究经验，通过我们自身对泵送混凝土各项技术指标的深入研究和调整，配制出了满足不同强度等级的无熟料水泥高性能混凝土。

三、 项目的来源、研究工作目标及内容

本项目根据混凝土技术的发展和市场需求自选，由北京城建集团混凝土公司2000年3月组织立项，研究时间2000年3月至2000年12月。研究目标确定如下：

1. 使用矿渣粉和粉煤灰配制出425#～725#无熟料水泥基材。

2. 无熟料水泥的性能指标满足

1) 细度：(380～420)m2/kg 

2) 凝结时间：初凝   (2～6) h 

             终凝   (3～8) h 

3) 安定性：合格

4) 强度：

5) 标准稠度用水量：(16～18.5)%

3. 无熟料水泥混凝土的性能指标满足

1) 拌合物指标

①、 坍落度：(200～230)mm     扩展度：≥500mm

②、 含气量：≤1.0%

③、 容重：（2400～2500）kg/m3

④、 水胶比：0.20～0.35

2) 力学性能指标，检测以下几项

①、 立方体抗压强度

②、 轴心抗压强度

③、 静力弹性模量

④、 劈裂抗拉强度

⑤、 抗折强度

3) 耐久性指标，检测以下几项

①、 抗冻性

②、 抗渗性

③、 收缩性

④、 钢筋锈蚀

在对以上项目进行检测后，再实际工程中用矿渣粉配制无熟料水泥试生产300立方米C20～C50无熟料水泥混凝土进行应用，28天抗压强度不低于55MPa，所配制混凝土拌合物坍落度不低于200mm，五小时坍落度损失不大于5.0%，其它性能符合工程要求，然后制定产品企业标准，再逐步推广使用。

无熟料水泥混凝土，是一种高性能的优质混凝土，因其低水化热、良好的工作性、耐化学腐蚀性和后期强度的较高增长率，尤其适用于较高强度大体积的基础工程、高强度的柱及梁板浇筑工程。该项技术的实施可促进无烧结熟料水泥混凝土的推广应用，提高混凝土工程的质量。具有广阔的市场前景、经济环境和社会效益。

该技术大量利用矿渣、粉煤灰等工业废料，节省资源和能源，保护环境，适应各种工程需求，因此也被称之为绿色混凝土。

四、 试验研究工作内容及成果

1. 无熟料水泥的组成成份及其对混凝土性能的影响

1) 矿渣粉的细度对水泥强度的影响

    在试制的过程中，我们采用不同细度的矿渣粉，其细度由200m2/kg～700m2/kg，研究细度与强度之间的线性发展规律。

2) 矿渣粉的活性，我们分别采用了碱性、中性、酸性三种矿渣粉进行了试验，确定矿渣粉的最佳掺量及其对水泥强度影响规律。

3) 通过分别按Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰进行不同掺量的试验，对粉煤灰的合理掺量进行了研究。

4) 激发剂选择两种复合使用，按不同的掺量及比例进行了优化，以确定最合理的激发剂用量。

5) 缓凝剂和流化剂的选择，我们对二十多种电解质根据胶体双电层理论进行了研究，优选出合适的缓凝剂和流化剂，以达到预期的效果，从而解决无熟料水泥由于快凝而无法泵送的问题。

2. 无熟料水泥及混凝土的试验研究内容：

1) 混凝土的目标强度为C20～C60

2) 用无熟料水泥配制泵送混凝土的方法

3) 无熟料水泥混凝土的工作性能

4) 无熟料水泥混凝土的力学性能

3. 试验结果

1) 在国内首次得到无熟料水泥及混凝土组成材料和合理配合比，并确定了生产工艺。

2) 研制成功了用于C20～C60的无熟料水泥混凝土，并应用于现场施工，其主要性能为：

     初凝       (6～8)h

     终凝       (8～10)h

     坍落度    （190～220）mm

         抗压强度  （30～80）MPa

五、 结论

1． 该技术节省能源和资源、保护环境、适应现行建筑行业大体积浇筑高强大流动性混凝土等现代化生产为特征的无熟料水泥混凝土，符合时代发展要求。

2． 无熟料水泥混凝土具有低需水量、低水化热、低收缩率、高强度等特点，适应于高性能混凝土发展的需要。

3． 无熟料水泥混凝土的配制，不需要水泥和泵送剂，省去了水泥生产过程，减少了环境污染；省去了泵送剂配料，大大减少了采购、储存、检测、配料等过程产生错误的概率，有利于高性能混凝土质量的保证。

4． 无熟料水泥混凝土适用于配制C40以上的混凝土，特别是大体积混凝土、地下工程、高耐久性要求的工程、柱梁等高强混凝土工程。

5． 在经济上，无熟料水泥混凝土比普通硅酸盐水泥混凝土低，因此具有较强的市场竞争力。

鉴定文件之四

无熟料水泥及混凝土的研究与应用

技术报告

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

无熟料水泥及混凝土的研究与应用

技术报告

一、 无熟料水泥的组成及配比试验

    无熟料水泥的主要原材料为矿渣、粉煤灰、激发剂、流化剂、缓凝剂和稳定剂等。各组份之间的合理组合与匹配，以及与缓凝剂的相似相溶，是制备出微观结构布局合理、流动度和强度均最优的胶凝材料和混凝土的前提，同时对胶凝材料本身的用水量、凝结时间、保水性、强度、收缩性、水化热都产生不同程度的影响。因此，我们必须对各种原材料的成分、物理力学性能指标，以及它们之间的组成和配比进行优化试验研究。

1．无熟料水泥的组成

1.1原材料

1.1.1矿渣粉

本研究使用的矿渣粉，其主要性能指标如下表：

表1  矿渣化学成分表

1.1.2本研究所用粉煤灰产地及各项技术指标详见表2、表3。

表2  粉煤灰化学成分表

表3  粉煤灰技术指标

1.1.3激发剂   

    采用三种材料复合使用，其中R2CO3、R2SiO3含量分别为98%、99%；R2O•nSiO2，比重分别为0.90～1.03、1.6～1.8、2.4～2.6三种工业用品；缓凝剂FQ采用自己复合配制的专用激发剂。

1.2无熟料水泥各种原材料对水泥性能的影响

    无熟料水泥主要成分为矿渣粉、粉煤灰和激发剂。矿渣粉是无熟料水泥的主要成分，它具有很大的潜在反应活性，当细度超过400m2/kg时，能够在碱性激发剂的作用下，在表面能形成许多硅酸根离子，它们与钙离子一起溶于水，由于离子的扩散速度不一，因此在达到一定的浓度后在矿渣粉表面会形成低富硅层或在附近形成低C/S比的CSH层，随着激发作用由表及里，CSH层剥离，向液相空间转移，促进了胶体的大量形成，为浆体叠合形成沸石类水化产物创造条件。

    粉煤灰的结构活性比矿渣要低一些，玻璃体也少，但是在高的碱性环境中，粉煤灰可以产生稳定增长的后期强度，同时粉煤灰能改善混凝土施工性能和力学性能、减少混凝土需水量、避免混凝土拌合物的离析、泌水、改善工作性、减少坍落度损失；掺粉煤灰还可以减少无熟料水泥混凝土的自收缩和干燥收缩，提高混凝土后期强度增长率和抗化学侵蚀的能力等。

激发剂在无熟料水泥水化过程中的激发作用主要是破坏硅氧网络，使矿渣结晶体、玻璃体发生解体，参与水泥水化反应。

激发剂中的含水R2O•nSiO2水解后形成ROH和含水硅胶，含水硅胶结合溶液中的Ca2+与OH-形成CSH，溶液PH值变化反过来又促进外加剂进一步水解，从而形成有利于水泥强度的CSH凝胶体。

    缓凝剂则是通过无机盐离子对CSH胶体双电层的排斥和吸引控制水化反应速度，从而达到缓凝的目的。

1.2.1矿渣粉碱度对无熟料水泥强度的影响

由表中数据可知，当采用相同量的矿渣粉、激发剂时，对酸性矿渣粉的激发效果较差，对碱性矿渣的激发效果较好，其强度最大差将近一倍。因此，制作无熟料水泥宜采用M0≥1.0的碱性矿渣。对凝结时间而言，激发剂对矿渣的酸碱性影响不太大，对抗折强度的影响不大。

表4  碱度对无熟料水泥性能的影响

1.2.2矿渣粉的细度对无熟料水泥性能的影响

表5  细度对无熟料水泥性能的影响

由表5知，采用相同的激发剂，当矿渣粉细度由200m2/kg增大到500m2/kg时，初凝、终凝时间变短，抗压强度逐渐提高，对抗折强度的影响比较小。

1.2.3激发剂Ⅰ对无熟料水泥性能的影响

激发剂Ⅰ对无熟料水泥性能的影响主要表现在强度方面，影响因素是掺量和配比，具体试验数据详见表6。

通过表中数据知，当激发剂Ⅰ掺量小于2%时，它对矿渣的激发作用几乎很小；当超过2%达到5%时，激发作用非常明显，但它

表6  激发剂Ⅰ对无熟料水泥性能的影响

对凝结时间的影响几乎不太大。

1.2.4激发剂Ⅱ对无熟料水泥性能的影响

激发剂Ⅱ对无熟料水泥性能的影响主要表现在凝结时间和强度两个方面。产生这种影响的原因是比重、掺量和配比，具体数据详见表7。

表7  激发剂Ⅱ掺量对无熟料水泥性能的影响（比重2.6）

由表7知，当激发剂Ⅱ用量从1%～6%增加时，随掺量的增加，水泥抗压、抗折强度明显增大，但凝结时间逐渐缩短。

表8   激发剂Ⅱ比重对无熟料水泥性能的影响

由表8知，随着激发剂Ⅱ比重的增加，无熟料水泥的凝结时间由短变长再变短，抗压强度、抗折强度逐渐增加，并有一定的规律。

2．无熟料水泥优化配比方案的选择

通过上述的各组对比实验，采用直观优选的方法，我们初步确定无熟料水泥的几组配料方案。激发剂Ⅱ选用中等比重，激发剂Ⅰ选用含量96%的工业产品，其物理力学性能指标具体见表9。

表9  通过试验优选的配合比

由上述分析可知，采用表9配料方案，我们可以稳定地配制出60MPa～95MPa的无熟料水泥。其凝结时间完全满足普通硅酸盐水泥对凝结时间的要求。但作为泵送混凝土用胶结材，但其凝结时间太短。仍然是致命弱点，因此我们必须对其凝结时间进行必要的调整。

2.1无熟料水泥缓凝剂的研究

从现行商品混凝土施工的技术操作规程出发，无熟料水泥配制的泵送混凝土应当具备如下的特征才能更好的适应施工的需要：砼适当缓凝，以便有充足的时间来完成混凝土的搅拌、运输、浇筑、振实和摸面等施工工序；终凝要快以便尽可能早的开始混凝土工程的养护工作并为及早拆摸奠定基础；随后的硬化过程要快，使混凝土能尽早达到设计强度，以期工程提前投入使用。从高强无熟料水泥凝结硬化过程特征来说，对后两点要求可自动满足，关键是如何解决初凝过快的问，其强度还不能受影响，需要特制一种合适的化学外加剂，使它能与矿渣离子表层作用生成在碱性环境中较稳定的反应产物膜，以阻止矿渣粒子与碱组分反应过程的强烈进行，从而达到延缓初凝的目的。但随着碱—矿渣反应过程的进行，这种反应产物膜不能被水泥的水化反应所破坏，而对随后的凝结硬化不产生显著的影响。为此，我们进行大量的探索和试验工作，终于优选出了BF系列、BN系列、TH系列缓凝剂，并进行了复配，制得FQ复合缓凝剂。

2.1.1 BF、FQ复合缓凝剂掺量对无熟料水泥凝结时间的影响

本研究试验中，凝结时间的检测按GB1346-1989方法进行，在（20+3）℃条件下测出了高强度无熟料水泥的凝结时间，试验数据见表10。在所研究的掺量范围内，随着BF、FQ掺量的不同，初凝时间也不同，采用FQ、BF缓凝剂均可以使无熟料水泥混凝土的初凝时间适应泵送混凝土对凝结时间的要求。

表10  缓凝剂品种及掺量对凝结时间的影响

经优选，我们认为现在建筑工地对施工用泵送混凝土的初凝时间一般为(6～8)小时，特别是在夏季施工时更要求比这长一些。因此，以实用考虑，BF的掺量宜控制在(0.05～0.10)%之间，FQ的掺量宜控制在(0.10～0.15)%之间；在冬期施工优选FQ，在夏期施工优选BF。

2.1.2 缓凝剂对水泥强度的影响

为了检验BF、FQ缓凝剂对无熟料水泥强度的影响，我们用掺有缓凝剂的无熟料水泥按GB177-1992制成标准胶砂试件，测定各龄期的抗压、抗折强度，观察缓凝时间与强度之间的关系（表11）。

    由表10数据可知，掺加BF缓凝剂对无熟料水泥7天强度降低较多，对28天强度有一定影响；掺加FQ缓凝剂对7天强度有影响，对28天强度影响不大。因此，可以得出这样的结论：对无熟料水泥我们可以采用FQ缓凝剂为缓凝成分配制混凝土，以便改善混凝土的缓凝效果和满足工程设计的要求。

表11  无熟料水泥的凝结时间与强度

3．无熟料水泥试验研制结论

通过对无熟料水泥原材料的选择、缓凝剂的复配以及对无熟料水泥各项物理力学性能指标的测定，我们得出如下结论：

(1) 采用碱性矿渣磨细到400m2/kg可以作为制备高强无熟料水泥的原料。

(2) 采用比重1.0～2.8的Ⅱ型激发剂，经过调配后可以作为高强无熟料水泥的激发剂。

(3) 采用含量96%的工业产品Ⅰ型激发剂，可以作为制作高强无熟料水泥的激发成分。

(4) 采用复合的方法可以复配出完全满足泵送要求的无熟料水泥专用缓凝剂和流化剂，并且可以根据需求随时调整凝结时间。

(5) 采用以上几种原材料，在常规的生产条件下，就可制备出满足泵送施工要求的无熟料水泥。

(6) 无熟料水泥由于标准稠度用水量低，只有(17～21)%，在测试其强度时应参考复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等的规定。强度检验按胶砂流动度在(125～135)mm时的水灰比加水试验。

二、 无熟料水泥及混凝土的配制

1．无熟料水泥及混凝土的技术要求及配制原理

1.1无熟料水泥及混凝土配制的必要性

无熟料水泥混凝土具有早强、快硬、高耐久性的优点。为了充分利用这些优势，国内外许多专家都曾想致力于无熟料水泥混凝土的发展。但是由于无熟料水泥混凝土自身凝结时间过快，坍落度损失大，使之在近十年商品混凝土的发展中无法展现自身的优越性。特别是近几年高强、高性能混凝土在高层建筑中的应用，C80混凝土已经应用于建筑工程。在此基础上，国内外有许多专家都把配制C80以上的高性能混凝土作为新的研究课题。采用硅酸盐水泥，通过掺加硅灰和高效减水剂的办法，虽然能在特定条件下配制出100MPa的混凝土，但由于施工条件的限制，在现实的泵送过程中，这些需要特殊工艺控制的配制方案由于其复杂的技术要求，而不具备可操作性。在这种条件下，用常规的手段配制100MPa以上的混凝土就显得非常有价值、有意义。而无熟料水泥混凝土本身就具有很高的强度，在不使用任何特殊的技术措施时便可配制出100MPa以上的混凝土。因此，我们在此基础上将缓凝时间及流动性指标进行必要的技术措施处理后，只要这两项指标达到泵送混凝土的要求，那么完全在没有附加条件的情况下，可以配制强度达100MPa的高性能无熟料水泥混凝土。这是行业发展的必然趋势，也是当前建筑业发展的需要。

1.2无熟料水泥及混凝土配制的技术要求

    无熟料水泥及混凝土的配制应满足以下的技术指标,以适应大体积、大规模、超长距离、高强度混凝土的施工。

混凝土拌合物技术要求：

① 坍落度（190~230）mm，(4~6)小时后保留值(190~210)mm

② 容重   (2400~2500)kg/m3

③ 含气量  ≤1%

④ 水灰比  (0.20～0.35)

⑤ 混凝土初凝时间  (5～8)h

混凝土性能技术要求

① 立方体抗压强度在(30 ~120)MPa之间

② 抗冻性指标达到D100

③ 抗渗性指标P≥20

④ 钢筋无锈蚀

⑤ 混凝土收缩值小于普通混凝土标准要求

1.3无熟料水泥及混凝土配制的技术路线及原理

    无熟料水泥及混凝土配制的技术路线是采用高强度的无熟料水泥，适当强度的石子和洁净的中砂、合适的缓凝剂、流化剂，按一定比例加水混合均匀，用混凝土搅拌运输车运输，泵送施工，浇筑成型，然后检测其各项技术指标。

    其工作原理就是用前苏联学者提出的低需水量水泥配制混凝土的方法，即先假定用通用水泥配制相同坍落度的混凝土求得一个用水量，然后认为混凝土单方用水量与胶凝材料标准稠度用水量成正比，根据低需水量水泥与通用水泥的标准稠度用水量比，确定低需水量水泥配制混凝土的单方用水量。水泥用量的确定则完全是按照通用水泥混凝土的强度公式确定水灰比后进行的。本研究无熟料水泥标准稠度用水量只有（17~21）%，由于无熟料水泥及混凝土研制的目的是用于高性能混凝土，我们必须充分利用无熟料水泥低水胶比的优势。

2．无熟料水泥及混凝土配制的试验研究

根据以上原理和技术要求，我们试配了从C10~C70各个强度等级的混凝土，使用的配合比及混凝土拌合物特征、混凝土试块强度指标见表12。

表12  无熟料水泥配制的混凝土特性

    由表12可知，采用前面研制的无熟料水泥可以配制出符合本研究技术要求的无熟料水泥混凝土。其中坍落度保留值、强度等级均可达到甚至超过硅酸盐水泥混凝土。

鉴定文件之四

无熟料水泥混凝土

应用报告

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

无熟料水泥混凝土试生产及应用报告

一、无熟料水泥混凝土的试生产

1．.无熟料水泥及预拌混凝土的技术指标

1.1.无熟料水泥的质量指标

①、 细度：真空负压筛0.08mm方孔筛筛余≤2%，比表面积≥400m2/kg

②、 标准稠度用水量：（17～21）%

③、 强度：7天抗压强度为35MPa以上，28天抗压强度70MPa以上

④、 凝结时间：初凝（6～8）h；终凝（7～10）h

1.2 无熟料水泥混凝土的技术指标

本应用生产的混凝土目标用于C20～C60的高性能混凝土

①、 试配强度=fcu,k+1.645σ

②、 拌合物坍落度≮200mm，不离析，不泌水，(4～6)小时后坍落度保留值≮180mm

③、 抗渗不低于工程的设计要求

④、 用于大体积时内部温升不予考虑

⑤、 在满足各项质量技术指标的情况下，尽量节省材料用量，降低成本。

2．无熟料水泥混凝土试生产

2.1 无熟料水泥混凝土的试生产的要求

①、 原材料的计量必须由专人负责，并记录计量结果。计量精度允许偏差如下：矿渣粉±1%；激发剂Ⅰ±0.5%；砂石±2%；激发剂Ⅱ±0.5%；复合缓凝流化剂±0.1%；水±1%。

②、 在配制前，由于激发剂溶解大量放热，因此必须提前在水中溶解，使之冷却到50℃以下。

③、 必须先进行物料的均化。

④、 生产过程有专人负责，抽检不合格及时通知相关门有关领导进行处理。

2.2 原材料的选择

①、 矿渣粉：选用首钢总公司水淬矿渣，经粉磨后比表面积为400m2/kg。其成分见表1。

表1  矿渣粉成分

②、 砂：选用潮白河系中砂，模数2.6，含泥量1.2%，泥块含量0.1%，属于B类低碱活性集料

③、 石  子：粒径为（5～25）mm潮白河碎卵石

④、 激发剂Ⅰ：工业品，含量96%

⑤、 激发剂Ⅱ：工业产品，比重2.6

⑥、 自制复合FQ缓凝流化剂

⑦、 粉煤灰：Ⅱ级

2.3 配合比

    混凝土确定等级为C20～C60，参照水泥标准稠度用水量检测出水泥胶砂强度所用的水胶比来配制混凝土，不同强度的混凝土水胶比以此为基数进行调整，胶凝材料的用量不少于450kg/m3。

3．泵送混凝土性能

    根据以上条件我们在试验室进行了试配，并对其各项性能指标进行检测。

3.1 拌合物性能试验

对所配制的混凝土拌合物坍落度及其损失值、凝结时间、含气量等进行检测，结果见表2。

表2  混凝土拌合物性能

3.2 力学性能

按照国家标准对所成型的试件的力学性能指标进行了检测（表3）。

表3  C40～C60高性能混凝土力学性能

二、经济效益和社会效益分析

1．社会效益和环境效益

    鉴于水泥生产的能耗和对环境的污染，以及传统混凝土凝结后性能差的现状，在建材行业提出绿色、环保和可持续发展战略已多年。本产品以工业废渣矿渣为主要原材料，完全取代水泥并且根据需要掺加一定量的粉煤灰，不仅可以减少水泥生产向大气排放的二氧化碳，节省资源，而且可以大量消耗工业废料，为减少建材行业造成的环境污染，充分利用工业三废，生产出耐久性优异的高性能绿色混凝土创出了一条新路。

    采用无熟料水泥及混凝土生产技术，简化了传统工艺生产高性能混凝土六大要素必备的复杂系统，有利于商品混凝土的施工和现场质量控制。特别是在配制高强超高强混凝土时，采用无熟料水泥及混凝土，无需任何特殊措施即可制得100MPa～150MPa的超高强混凝土。因此推广和应用无熟料水泥及混凝土是混凝土可持续发展的一条途径，具有明显的社会效益和环境效益。

3． 成本分析

表4  成本价格对比表

    按目前市场价格，按配制C60和C30混凝土计算，表4为现行硅酸盐水泥混凝土与无熟料水泥及混凝土材料成本价格对比。

    经对比，C60主材差价为97.2元，按本公司年产5万立方米C60混凝土计，一年可降低成本468万元；C30主材差价为17.2元，按本公司年产25万立方米C30混凝土计，一年可降低成本445万元。

三、工程应用概况

    靛厂新村住宅楼工程位于北京市丰台区卢沟桥乡靛厂村，其中A2、A3号楼为多层住宅。该工程基础底板、地下室外墙、地下室顶板等部位采用我公司研制的无熟料水泥混凝土C20P8约950m3，此次生产的混凝土初始坍落度为230mm，由于当天正赶上堵车，当碱矿渣预拌泵送混凝土由搅拌运输车运输到达施工现场时已经有四小时，然后在现场静置一小时，测量坍落度保留值仍为200mm，无熟料水泥混凝土泵送正常，不离析，不泌水，粘聚性好。负责现场施工的监理和甲方技术人员非常满意。拆模后混凝土色泽均匀，外观密实度好，没有气泡，而且光洁度远远优于普通混凝土。标养试件的28d强度（51.9～62.2）MPa，抗渗指标满足设计要求。

    武警森林指挥部办公楼工程位于海淀区板井，2000年11月末该工程进行十层剪力墙C40混凝土施工时使用无熟料水泥混凝土，初始坍落度230mm；扩展度480mm，运输过程无损失，工作性能优异，和易性好，水化热低，体积稳定性好，易于振捣。C40无熟料水泥及混凝土共生产200m3，28天强度达到70MPa左右，拆模后观察，砼结构表面光洁，密实，无裂缝和蜂窝麻面，颜色纯，外观质量良好。

2．本次应用成本分析

    表17为本次生产的无熟料水泥及混凝土与硅酸盐水泥混凝土材料成本价格对比表。

    经对比，C20P8主材差价为8.70元，本次生产950m3，降低成本

表5  成本价格对比表

8265元；C40主材差价为51.25元，本次生产200立方米C40混凝土计，可降低成本10250元。

四、无熟料水泥混凝土耐久性研究

    无熟料水泥混凝土作为一种无熟料水泥混凝土，用激发剂和水淬渣作为胶结材制成的无熟料水泥混凝土不但可以达到很高的强度，耐久性极好，可以大大提高钢筋混凝土建筑物的使用寿命，满足现在以及未来建筑物对混凝土高强高性能高耐久的要求。

1．无熟料水泥混凝土的抗冻性

我们对C30、C40、C50、C60四组无熟料水泥混凝土试块进行抗冻性试验，经辽宁省人防研究所检测，各组试件均无缺角掉棱现象，重量损失很小，强度损失很小，表面无起砂或疏松现象，说明混凝土尚未受冻害（表6）。

表6  50次冻融试验结果

2．抗渗性

混凝土的耐久性与其抗渗性有着密切的关系。抗渗性不良的混凝土，水分及各种侵蚀介质就渗入内部，导致腐蚀或冻融破坏，对于钢筋混凝土构件，还容易引起钢筋的锈蚀，特别是对于承受高水压的混凝土工程和预应力构件，混凝土的抗渗性尤为重要。国内研究人员制作了一组抗渗试件，进行抗渗试验（表7）。

由表7可知，无熟料水泥混凝土的抗渗标号在P34以上，大大超过了普通水泥混凝土P2～P12的数据，说明无熟料水泥混凝土有极为优异的抗渗性。

表7  无熟料水泥混凝土抗渗试验结果

3．抗碳化性能

空气中二氧化碳的气体很稀薄，混凝土长期受到其作用会产生碳化，性能逐渐变化，表现在两个方面：一是混凝土碱度降低，从而影响护筋性；二是在许多情况下直接导致混凝土强度降低。有关研究人员对混凝土进行了湿度（70+5）%，CO2浓度（20+3）%条件下的人工碳化试验，结果如表8。

表8  无熟料水泥混凝土碳化试验

从表8可知，随着混凝土强度的提高，碳化速度慢，碳化深度变小。这是因为高强的无熟料水泥混凝土结构致密，CO2进入混凝土内部慢，且高强的无熟料水泥混凝土其碱度也较高。所以无论是从强度变化的角度还是从保护钢筋的角度，无熟料水泥混凝土都可以满足，并且比硅酸盐混凝土优越。

4．无熟料水泥混凝土对钢筋的保护性能

针对无熟料水泥混凝土的护筋性，采用浸烘循环方法加速无熟料水泥混凝土中钢筋锈蚀的方法进行了研究。成型40×40×160mm试件，成型时埋入Φ6×100mm清洗好的光面钢筋，浸、烘循环（48～75）次后，测出无熟料水泥混凝土的PH值。试验表明，该试件具有足够的碱度（PH=11.93～12.34），同时由于自身结构的致密及优异的抗渗性，使无熟料水泥混凝土的护筋性良好，具体测量结果如表9。

    由表中数据可知，经过多次浸烘试验后，试件中的钢筋光亮如初，基本上未受到锈蚀，失重率极低，这表明无熟料水泥混凝土具有优良

表9  无熟料水泥混凝土的护筋性试验

的护筋性。

5．无熟料水泥混凝土的碱集料反应

无熟料水泥混凝土中，由于碱含量大大超过了普通硅酸盐水泥中的碱含量（Na2O+0.658K2O）不大于0.6%的规定，当集料中含有活性离子时，会不会引起混凝土的碱集料反应，这是人们十分关注的问题。众所周知，磨细的矿渣、火山灰活性掺合料又是硅酸盐水泥碱骨料反应的良好抑制剂，在硅酸盐水泥中掺入（20～30）%磨细矿渣，即能有效的抑制此种反应。当硅酸盐水泥中矿渣掺量超过75%时则水泥中无论含有多少碱，都不会引起膨胀破坏，无熟料水泥混凝土中，矿渣含量达（85～90）%，总碱以R2O计小于3%，且所有碱组份全部参加反应，生成不溶性的凝胶体，没有游离状态的碱和富余的碱存在，凝胶体也不再产生颗粒反应，所以不会发生碱骨料反应。

无熟料水泥水化过程中碱消耗的机理及量化计算

在无熟料水泥允许的介质碱度范围内

① PH≥（11～14）时水玻璃被水解表现为

    SiO44-+H2O→HSiO43-+OH-

② PH≥（12～14）时水玻璃被水解表现为

    HSiO43-+H2O→H2SiO42-+OH-

③ PH≥（11～13）时水玻璃被水解表现为

    H2SiO42-+H2O→H3SiO4-+OH-

④ PH≥（8～13）时水玻璃被水解表现为

SiO32-+H2O→HSiO3-+OH-

当碱性的R2O•SiO2激发剂与矿渣粉一起溶于水中，搅拌并开始水解时OH-逐渐减少，使上面四式反应平衡向右移动，概括起来可以

认为OH-的减少以下式进行：

—Si—O—Si— + OH- → —Si—O- + OH—Si—

使矿渣玻璃体的硅氧键断裂，矿渣因此发生由表及里的溶解，这些具有非桥氧的自由端和OH-基的硅酸盐结构基本上具有较强的聚合作用，同时又在Ca2+、Al3+、R+、Mg2+、Mn2+的作用下，形成低碱度的水化硅酸钙。其结构形式为：

           OH

  [ Ca—O—Si ]

外加剂由于OH-的消耗而继续水解出OH-，矿渣玻璃体由于OH-的强烈破坏作用而逐渐损坏，形成具有非桥氧自由端和OH-基的硅酸盐阴离子，向高价态的硅酸根阴离子方向变化，或与Ca2+、Al3+、R+、Mg2+、Mn2+等形成以水化硅酸钙为主的水化产物，不断消耗OH-。最后这两方面的反应将形成稳定的水化产物，得以维持PH值上的平衡。

值得一提的是，激发剂作为溶解系统，它的水解将发生在胶核表面的电位离子层，并在碱度不断减小的情况下，不断去用OH-破坏硅酸键，通过氧联反应向聚合方向变化。而矿渣所产生的不断向高价态变化的硅酸（盐）离子，则在向液相运动的过程中不断被溶剂化，并在达到与合适碱度相对应的状态时，即与液相中的Ca2+、Al3+、R+、Mg2+、Mn2+等生成水化产物，开始聚集在矿渣颗粒表面，妨碍对矿渣进一步的碱激发。在这个过程中，主要发生如下几个反应：

① 生成水化硅铝酸钙（C2SAH、CSAH）、硅铝酸钠的反应

    —Si—O— + OH—Si— +Al3++Ca2+

CASH：（含CaO、MgO、MnO）

    —Si—O— + Al3+ +Ca2+ →   [ Ca—Si—O ]

                               Al

RASH：（含R2O）

—Si—OH   —Si—O— + Al3+ +R+ →  [ Al—Si—O ]

                                R  OH

                                  R  R

                                →  [ Al—Si—O ]

                                     OH

② 生成铁硅酸钙和铁硅酸钠的反应

CFSH：                                  

    —Si—O— + —Si—OH + Fe3+ +Ca2+ → [ Ca—Si—O ]

                                        Fe—OH

RFSH：

                                           R

    —Si—O— + —Si—OH + Fe3+ +R+ → [ Fe—Si—O ]

                                   R  OH

                                   →  [ Fe—Si—O ]

                                         R  OH

③反应生成铁铝酸钙和铁铝酸钠

    CAFH：

    Al3++Ca2++Fe2++OH-→  [ Ca—Fe—O ]

                          R—Al—OH

                    →  [ Ca—Al—O ]

                          R—Fe—OH

在上述反应完成后，由于碱介质的存在还生成部分钾钠沸石（R2O）2•Al2O3•10SiO2•6H2O、霞石R2O•Al2O3•2SiO2•nH2O、钠沸石R2O•Al2O3•3SiO2•nH2O、方沸石R2O•3Al2O3•4SiO2•nH2O、云母R2O•3Al2O3•6SiO2•nH2O、水钙沸石CaO•Al2O3•2SiO2•nH2O、水化铝硅酸钠钙、水化铝硅酸钠钾混合物。

在以上条件下，通过反应式我们可以看出，要使矿渣粉玻璃体全部被反应，则开始形成低碱度水化产物所需各物质的分子个数比例如下：

①CSH       CaO∶SiO2=1∶1

②CASH      CaO∶Al2O3∶SiO2=2∶1∶2∶

③RASH      RO∶Al2O3∶SiO2=1∶1∶2

④CFSH      CaO∶Fe2O3∶SiO2=2∶1∶2

⑤RFSH      R2O∶Fe2O3∶SiO2=1∶1∶2

⑥CFSH      CaO∶Al2O3∶Fe2O3=2∶1∶1

⑦R4 AS      R2O∶Al2O3∶SiO2=2∶1∶10

我们所生产的无熟料水泥成份及折合成物质的量之后的数量为：

表10  成分分析表

按100kg胶结材计，假设SiO2、Fe2O3、Al2O3完全反应，需消耗78.72mol的碱性物质，而MO、R2O两样物质的量之和为77.9mol。因此配合料中的碱可以做到完全反应，无剩余碱存在。

综上所述无熟料水泥混凝土不会发生碱骨料反应，其根本原因就是无熟料水泥混凝土中的碱几乎全部参与了水化反应，富集于孔隙中的碱极少，能引起碱骨料反应的有害碱含量要远小于所加的碱量，我们在实践中用挤压法和溶出法进行进一步研究测得的结果也证明这一点，另一方面无熟料水泥混凝土致密的结构和优异的抗渗性限制了自由水分进入混凝土的途径，因此使碱骨料发生的条件（潮湿的工作环境）也不能达到，使碱骨料反应几乎不能发生。

鉴定文件之五

无熟料水泥混凝土

生产技术规程

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

                                 QGC/HNT

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司生产技术规程

                             QGC/HNT001-2000

无 熟 料 水 泥 混 凝 土

2000-12-8发布                                           2000-12-8实施

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司    发布

目      录

1、 总则

2、 使用的标准和规范

3、 无熟料水泥混凝土的配制

4、 无熟料水泥混凝土的制备

5、 无熟料水泥混凝土的施工操作

6、 无熟料水泥混凝土的质量检验与评定

1． 总则

1.1 为适应工程建设的发展需要，安全合理的应用无熟料水泥配制不同强度等级的高性能混凝土，保证工程质量，特制定本规程。

1.2 本规程适用于工业与民用建筑、市政工程及构筑物等建设工程，在施工现场混凝土集中搅拌站和制品构建厂生产C20～C100钢筋混凝土及预应力混凝土构件和素混凝土。

1.3 无熟料水泥的应用，除符合本标准外，还应满足现行有关国家标准。

1.4 无熟料水泥混凝土优先应用于大体积、泵送、水下、地下及有高强、超高强要求的高性能混凝土，不应在低于-40℃时施工，冬期施工不需掺防冻剂，但需注意保温。

2． 使用的标准和规范

JGJ/T55-1996《普通混凝土配合比设计技术规程》

GB50204-1992 《混凝土结构工程施工及验收规范》

GB107-1987   《混凝土强度检验评定标准》

GBJ80-1985   《普通混凝土拌合物试验方法》

GBJ81-1985   《普通混凝土力学收能试验方法》

GBJ82-1985   《普通混凝土长期性和耐久性试验方法》

CECS        《高强混凝土结构技术规程》

3． 无熟料水泥混凝土的配制

3.1  总则

3.1.1  无熟料水泥混凝土的设计强度等级与基准混凝土的相同,应按《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-1992）和《普通混凝土配合比技术规程》（JGJ/T55-1996）有关规定执行。

3.1.2  进行配合比设计时，应首先按原材料的性能及混凝土技术要求进行计算。并经试验室试配和调整，然后得到满足设计和施工要求的合理配合比。

3.2  原材料

3.2.1  无熟料水泥的原材料应符合无熟料水泥企业标准，购买各种原材料时要向各供应厂家提出所要配制混凝土强度的等级要求，并按无熟料水泥的企业标准检验标准稠度用水量和胶砂强度。

3.2.2  骨料应符合《普通混凝土用砂质量标准和检验法》JGJ53-1992和《普通混凝土用石质量标准和检验法》JGJ52-1992的规定，并根据构件断面尺寸、保护层厚度和间距选定骨料最大粒径。

3.2.3  水宜采用饮用水，不得用海水或污水配制，采用地下水时应对水质进行分析。不得含有对水泥有害的成份。

3.2.4  使用无熟料水泥配制泵送混凝土只需使用矿渣粉、砂、石、水和碱质激发剂，不需要水泥和泵送剂。

3.3  配合比

3.3.1  泵送无熟料水泥混凝土的配制强度可按《普通混凝土配合比设计技术规程》（JGJ/T55-1996）的规定，经计算试配、调整来确定。配制强度fcu,o为：fcu,o=fcu,k+1.645σ

式中  fcu,o—高性能混凝土配制强度（MPa）

      fcu,k—高性能混凝土的标准值（MPa）

      σ —高性能混凝土的标准差（MPa）

如无资料，设计强度为C50以下时，σ取5MPa；设计强度大于C50时σ取6MPa。

3.3.2  配合比中各参数的确定

3.3.2.1 水胶比、用水量和胶凝材料用量

    配制无熟料水泥混凝土时，使用与混凝土配制强度相当的水泥胶砂强度试验时所用的水胶比。不同强度的混凝土可以此为基础进行调整。用水量根据经验取值，一般为(120～160)kg/m3。无熟料水泥用量对不同强度等级的混凝土，一般不少于400kg/m3。

3.3.2.2  砂率

    无熟料水泥混凝土由于用水量较低，砂浆量要由砂率来补充，砂率宜较大。高性能无熟料水泥混凝土的砂率可根据混凝土拌合物的和易性及混凝土的施工性能进行调整，一般为(34～50)%，在满足施工性能要求的前提下，应尽量减少砂率。

3.3.3  配合比计算和试配

3.3.3.1 由于矿渣的表观密度较低，最好采用绝对体积法进行配合比计算。如不得不用重量法，则每立方米混凝土的重量可假定为(2400～2700)kg/m3，再根据试配时的实测值进行调整。

3.3.3.2 按计算出的配合比进行试拌，调整其坍落度，检验其和易性，用5L容重筒测混凝土的表观密度，调整计算容重。

3.3.3.3 由试验得出各灰水比及其相应的混凝土强度关系。用作图法或计算法求出与混凝土配制强度所对应的灰水比，并最终确定各材料的用量。

4． 无熟料水泥混凝土的制备

4.1  原材料的管理

4.1.1  制备无熟料水泥混凝土所用原材料必须与试配时所用原材料相同。原料改变时，必须重新进行试配。

4.1.2  试配前应对原材料严格进行检验。

4.1.3 要有专人负责定时检测骨料中的含水量，及时调整混凝土的实际用水量。

4.2  计量

4.2.1  无熟料水泥混凝土的原材料的计量允许偏差按重量计量，不得超过下列规定

矿渣粉   ±1%      激发剂     ±0.5%       水     ±1%

粗细骨料  ±2%

4.2.2 应控制计量后的投料冲量，避免影响实际配合比。

4.3  搅拌

4.3.1  无熟料水泥混凝土的搅拌必须使用强制式搅拌机。

4.3.2  投料顺序与基准混凝土的相同。必须搅拌均匀。流程如下：

矿渣粉

激发剂            

砂子         同时放入搅拌5秒钟    加水   搅拌180秒钟   出料

石  子

4.3.3  搅拌过程中如出现异常现象，应及时检查原因采取相应的措施，严禁随意改动配合比，拌合物稠度过大时，可适当延长搅拌时间，并酌量减水；如稠度过小时，则不得随意加水。应及时检查计量投料、骨料含水的情况，及时调整配合比。

4.3.4 当有必要改动配合比时，必须经过试验室负责的技术人员同意，并由专门的技术人员主持进行。

4.3   预拌无熟料水泥混凝土应在出机后和泵送前检测拌合物的坍落度和温度，现场搅拌混凝土在出机后检测。

5． 无熟料水泥混凝土的施工操作

5.1 无熟料水泥混凝土的浇注按照GB50204-1992进行，不得过振或漏振。当混凝土坍落度大于180mm时应采取快插后立即慢拨的方式振捣，将插捣间距缩短一些,并适当延长振捣时间。

5.2 混凝土浇注完毕后，立即紧密覆盖塑料薄膜，待混凝土初凝后，终凝前用抹子进行搓抹，至少二遍然后覆盖塑料薄膜或严密喷洒养护剂。终凝后立即覆盖和湿润养护。

5.3 混凝土湿润养护不得少于7天，平均气温低于5℃时不得少于14天。

5.4 拆摸后混凝土暴露面，特别是外壁受阳光直射或寒气侵袭时，必须注意隔热或保温。

6． 无熟料水泥混凝土的质量检验与评定。

6.1 无熟料水泥混凝土的质量检验与评定，按照GB107-1987《混凝土强度检验评定标准》和GB50204-1992《混凝土结构工程施工及验收规范》，并参考CECS《高强混凝土结构技术规程》执行。

6.2 现浇、自然养护和低温施工的高性能混凝土，应加强早期强度检验，并预留长期试件备查。大体积混凝土和冬季施工的混凝土，应定期检测混凝土内部温度。

6.3 混凝土拌合物性能检验

6.3.1  坍落度及其经时损失的试验

无熟料水泥混凝土拌合物的坍落度及经时损失的试验参照GBJ80-1985《普通混凝土拌合物试验方法》进行试验，分别测出其初始、30min﹑60min﹑90min时的坍落度，从而计算坍落度损失。

6.3.2  坍落流动度及其经时损失试验

在试验室测出拌合物坍落度及其损失的同时，需检测坍落流动度及其损失。方法为待拌和物坍落扩展稳定后，测量铺展的直径垂直测两次，取其平均值，即坍落流动度。分别测出拌合物在初始、30min﹑60min﹑90min时的坍落流动度，计算坍落流动度的损失。

6.3.3  凝结时间

采用贯入阻力仪测定。具体方法参照GBJ80-1985《普通混凝土拌合物试验方法》进行。试验时按每批混凝土拌合物取一试样，凝结时间取三个试样的平均值。初凝时间的误差均不大于30min，如果三个数值中有一个数值与平均值之差大于30min，则取三个值的中间值作为结果，如果最大值和最小值之差大于30min，则应重新试验。

6.4  硬化混凝土力学性能检验

无熟料水泥混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、静力弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度等力学性能试验均按GBJ81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》进行。

6.5  抗冻性

参照GBJ82-1985《普通混凝土长期性和耐久性的试验方法》进行试验，若快冻法与慢冻法相矛盾时，以慢冻法为准。

6.6  抗渗性

    参照GBJ82-1985《普通混凝土长期性和耐久性试验方法》进行试验。初始压力为零，每隔8h增加0.1MPa,直至六个试件中四个试件开始渗水为止，记录此时的最大水压力Ph(MPa)。抗渗标号Pi按下式计算

Pi=10Ph－1   

式中Pi：抗渗标号 

     Ph：六个试件中四个试件出现渗水时的最大压力

6.7  碳化速率

按照GBJ82-1985《普通混凝土长期性和耐久性的试验方法》进行碳化试验，碳化结果以三个试件碳化28天的碳化深度平均值作为混凝土碳化的特征值，若碳化特征值大于混凝土保护层厚度时，评定为不合格，反之则评定为合格。

6.8  收缩率的测定

    潮湿养护的无熟料水泥混凝土在限制条件下比普通混凝土有较大的膨胀率，停止养护后，有较小的收缩率和膨胀-收缩落差，如不进行养护则收缩减小不明显，因此对高性能无熟料水泥混凝土参考GBJ82-1985《普通混凝土长期性和耐久性的试验方法》和GBJ119-1988《混凝土外加剂应用技术规范》中的规定，检测其在限制条件下水中养护7天后继续在空气中养护28天的收缩率和膨胀—收缩落差。

鉴定文件之六

无熟料水泥

企业标准

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

QB/HNT

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司企业标准

QB/HNT002-2000

无  熟  料  水  泥

2000-12-8发布                                          2000-12-8实施

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司    发布

前      言

l 本标准由公司标准化委员会提出

l 本标准由公司技术部归口

l 本标准起草单位：

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司技术部、科研所

l 本标准起草人：路来军、朱效荣、陈大鹏、齐文丽、

王世彬、孙辉

l 本标准由公司技术部负责解释

目      录

1． 总则

2． 引用标准

3． 定义

4． 技术要求

5． 检验方法

6． 检验规则

7． 包装、标志、运输和储存

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司企业标准

无熟料水泥                       QB/HNT001-2000

1． 总则

1.1 按照有关国家标准和行业标准，并根据无熟料水泥的特性，制定本企业标准。

1.2 本标准规定了无熟料水泥用于工业民用建筑及高性能混凝土中的技术要求﹑试验方法、检验规则、包装、标志、运输和贮存等。

1.3 本标准适用于配制工业与民用建筑、水工、大坝及高性能混凝土用的无熟料水泥。

1.4   鉴于无熟料水泥所用主要原材料为矿渣和碱激发剂。本标准特针对使用矿渣粉，粉煤灰﹑炉渣粉制作的无熟料水泥，适用于C10～C100的高性能混凝土。

2． 引用标准

GB12958-1991      《复合硅酸盐水泥》

ZBQ11001-1984     《微集料火山灰水泥、微集料粉煤灰水

泥标准》

JC436-1991         《膨胀性硅酸盐水泥》

JC215              《铝酸盐自应力水泥物理检验方法》

GB/T1596-1996      《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》

GB/T1203-1994      《用于水泥中的粒化高炉矿渣》

GB/T2419-1994       《水泥胶砂流动度测定方法》

GB/T12959-1991      《水泥水化热测定方法》（溶解法）

GB13176-1996        《水泥化学分析方法》

GB1345-1991         《水泥细度检验方法》

GB/T8074-1989       《水泥比表面积测定方法》（勃氏法）

GB1346-1991         《水泥标准稠度、凝结时间﹑安定性试验方法》

GB17671-1990        《水泥胶砂强度检验方法》

GB12573-1990        《水泥取样方法》

3． 定义

3.1  无熟料水泥

凡由水淬高炉矿渣、粉煤灰、碱性激发剂制成的具有低水化热、低收缩、低需水量的水硬性胶凝材料，称作无熟料水泥，代号JKSN。

3.2  组份材料

3.2.1符合GB/T203-1994的粒化高炉矿渣

3.2.2符合GB/T1596-1996的粉煤灰

3.2.3 激发剂用含量96%的工业产品

4． 技术要求

4.1 细度：0.08mm方孔筛筛余不大于2%；比表面积（420±20）m2/kg

4.2 标准稠度用水量：（17～21）%

4.3 用于C50以上无熟料水泥混凝土的水泥胶砂强度，三天抗压强度为28天抗压强度的65%，28天的抗压强度不低于70MPa

4.4 初凝时间不小于3小时，终凝时间不迟于10小时

4.5 三氧化硫（SO3）含量不大于产品总量的4%

4.6 水中养护7天后继续在空气中养护28天，砂浆限制收缩率不大于0.02%，膨胀收缩落差应不大于0.04个百分点

4.7 用溶解热法检测7天水化热不大于普通硅酸盐水泥。

5． 检验方法

5.1 细度按GB1345-1991测定。

5.2 比表面积按GB/T8074-1986测定。

5.3 烧失量、不溶物、三氧化硫含量的测定按GBJ176-1987测定。

5.4 标准稠度用水量按GB1346-1991中调整用水量的方法测定。但快速搅拌时间延长1分钟。

5.5 强度按照GB12958-1991、ZBQ11001-1984或胶砂流动度在（125～135）mm时的水灰比加水测定。

5.6 收缩参考JC436-1991《膨胀铁铝酸盐水泥》和JC215《铝酸盐自应力水泥物理检验方法》测定，在限制条件下，先在水中养护7天后，再存放于空气中检测其干缩值和膨胀—收缩落差。

5.7 凝结时间按GB1346-1991测定。

6． 检验规则

6.1  组批和取样

6.1.1以同一水泥厂生产的同期出厂的同型号的无熟料水泥，以一次进厂的同一出厂编号的产品为一批。对于散装水泥，一批的总量不超过500T，对于袋装水泥，一批的总量不超过200T。

6.1.2取样方法

无熟料水泥的取样，对于散装水泥，随机的从不少于3个车罐中各采取等量的样品，经混样均匀后，再从中采取不少于12kg样品作为检验的试样。

6.2检验

按第4条和第5条所列的项目全部进行检验，检验合格方可出厂。

6.3  试样和留样

每批取得的试样应充分混合均匀，分成二等份，一份按第四条规定的方法与检验要求的项目进行试验，另一份密封保存3个月，留作仲裁检验使用。

6.4  判定规则

6.4.1根据本标准的第四条的要求进行无熟料水泥的质量检验，若其中一项不符合要求的应加倍取样进行复试，复试不合格者评定为不合格品。

6.4.2无熟料水泥的包装标志中水泥品种、型号、出厂编号等不全也属不合格品。

7． 包装、标志、运输和储存

7.1  包装袋上应清楚标明，工厂名称、生产许可证号、品名、代号、型号及包装年月日等。

7.2  出厂无熟料水泥应附有标准稠度用水量、强度等主要性能指标。

7.3  附有密封包装层的无熟料水泥保存期为三个月，但使用时对其强度和标准稠度用水量进行复验。

7.4  运输和贮存时，不得与其他材料混合，并注意防潮和污染环境。

鉴定文件之七

无熟料水泥及混凝土

检测报告

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

鉴定文件之八

无熟料水泥混凝土

工程应用证明

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

鉴定文件之九

国内外同类技术比较

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

国内外同类技术比较

一、 国内外无熟料水泥及混凝土的研究概况

    无熟料水泥混凝土由于具有早强、快硬、低水化热、低需水量、高抗渗、高抗蚀等一系列优点，因此在近几十年来得到了业内人士的广泛关注，并投入了大量的研究。但是由于无熟料水泥混凝土凝结时间过快，因此在大规模建设的今天仍没有发挥出它自身的优势，在国内基本上没有应用。

    针对无熟料水泥混凝土的这种不足，国内外进行了大量的研究工作。独联体在这方面所作的工作最多，他们采用有机硅表面活性剂，试图在碱矿渣粒子表面建立起有机硅物质薄膜，以阻止和延缓矿渣粒子和碱组分之间的快速反应，虽有效果，但始终未能达到前苏联标准对硅酸盐水泥初凝时间（不小于45分钟）的要求。鉴于这种现状，前苏联1989年颁布的碱矿渣胶结材规程（TY67-1020-89，1989年4月5日起实施）规定：除可溶性硅酸盐作碱组分的胶结材外，各种胶结材的初凝时间不得早于30分钟，终凝时间不得迟于12小时，而用可溶性硅酸盐作碱组分的胶结材的初凝时间不得早于20分钟，终凝时间不得迟于12小时。初凝时间规定的如此之短，说明到目前为止，发明无熟料水泥混凝土并对其研究最多的独联体也没有解决好高强无熟料水泥混凝土的缓凝问题，因此，该种混凝土在独联体一直没有应用于泵送施工。其他国家更是落后了一大步。

国内对无熟料水泥混凝土研究最多的是重庆建工学院、南京水科院、南京化工学院。经过多年的研究，重庆建工学院研制成功了一种复合碱矿渣缓凝剂，由缓凝组分和早强组分复合而成，从试验室的检测数据来看，当单掺1.75%缓凝组分时，缓凝效果良好，但缓凝组分对无熟料水泥混凝土的强度影响较大。其中当复合掺入2%早强组分时，掺量为3.25%，缓凝效果良好，但3d、7d、28d均降低8～12MPa。这种复合缓凝剂的研制成功表明无熟料水泥混凝土是可以具有与硅酸盐水泥一样的缓凝时间，在工程中是可以大量应用的。但是由于这种复合缓凝剂掺量高、价格贵，配制工艺复杂，只能局限在试验室中研究，在实际使用中无法实现。因此，从诞生到现在一直没有应用。这与南京水科院遇到的问题类似。因此在国内无熟料水泥及混凝土的研究已陷入无法前进的状态。

二、 我公司无熟料水泥及混凝土的研究与应用状况

1、 研究成果

针对国内外研究过程中出现的诸多问题，我们根据现实的施工条件，研制成功无熟料水泥及混凝土并在工程中应用具有以下几个特点：

（1） 激发剂低掺量低成本，高效缓凝。

（2） 初凝 

① 现场搅拌施工混凝土的初凝时间可以控制在（60～120）min。

② 商品混凝土搅拌站用混凝土的初凝时间应控制在4～6h之间，以便有充足的时间完成混凝土的搅拌、运输、浇筑、振实和抹面等施工工程。

（3） 终凝  

    控制初凝与终凝时间差在（1～2）小时之间，以便尽早的开始混凝土工程的养护工作并为及早拆模奠定基础。

（4） 水化硬化 

    缓凝剂在完成任务后不影响水泥的水化硬化或具有一定的促硬作用，是混凝土尽早达到设计强度，便于工程早期投入使用。

（5） 耐久性 

    缓凝剂的加入不能影响无熟料水泥混凝土的耐久性。

2、 基本原理

根据无熟料水泥混凝土水化的过程来看，碱性组分与矿渣在加水搅拌混合时，由于碱的强烈激发，使矿渣玻璃体硅氧键断裂，这些含有非桥氧和OH基的硅酸根离子，钙离子与这些硅酸根离子相互结合形成CSH，同时硅酸根离子在静电力作用下进行了快速聚合，这是无熟料水泥急凝的主要原因。因此我们通过引入带电荷的阴阳粒子，在电荷斥力作用下阻止延缓钙离子的移动速度，降低硅酸根离子的静电引力，从而阻止了水化硅酸钙的生成，延迟了硅酸根离子的聚合，以达到缓凝的效果。这是我们在原理与大掺量缓凝剂利用反应产物膜假设的不同之处。随着时间的延续，静电逐渐释放，这种静电吸引力和斥力逐渐变小最后消失，水泥就可以正常水化达到初凝，然后终凝、硬化。这时我们引入的微量的带电缓凝剂可以代替部分阳离子（钙离子）形成水化产物，硅酸根离子的自聚合作用正常进行，在混凝土水化反应产物内部不留下任何超负荷作用的离子。

三、结论

无熟料水泥及混凝土激发剂的研究成功及应用彻底解决了无熟料水泥混凝土凝结过快，无熟料水泥混凝土无法泵送的技术难题，在混凝土行业开创了无熟料水泥混凝土长距离运输泵送施工先例，从根本上解决了无熟料水泥混凝土凝结时间、强度、泵送施工、水化硬化及耐久性之间的矛盾，为推广无熟料水泥及混凝土的生产、施工奠定了技术基础。领先于国内外同行业技术水平。

鉴定文件之十

科技情报查新报告

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司