蒸养混凝土强度损失的原因普通水泥混凝土经高温养护后,在水泥石中及其粗骨料界面处会出现微裂纹,并且随着时间的增长裂纹会继续发展,养护温度越高,水化所生成的C-S-H凝胶变得就越粗糙、混乱,导致混凝土的孔结构也会变得粗糖,孔隙率也随之相应的产生变化；同时,钙矾石等会在微裂纹中形成并生长,钙巩石具有膨胀性,因此它的生成会促使微裂纹的进一步发展。
高温养护时,水泥水化产物没有足够的时间扩散,导致分散不均勻,同时水化产物CH晶体及C-S-H凝胶都会变得紧密,硬化结构会出现较大的孔隙。
高温养护时,水泥颗粒表面所形成的致密外壳阻止了水分进入,阻碍了水化反应进一步进行和减少了水化产物间相互的连接点,从而使其后期的强度降低。
总之,较高养护温度导致混凝土孔隙率增大,孔径粗化,以及钙矾石的膨胀,这些均是造成普通混凝土强度下降,结构破坏的重要原因。
随着混凝土技术的发展和建设的需要,高性能混凝土(HPC)在预制构件中的应用越来越多。
高性能混凝土用电蒸汽发生器进行蒸养时，配制上采用低水胶比(水胶比在0.38以下),选用优质原材料,且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。
掺入硅灰、粉煤灰、矿渣加速了水泥熟料的水化速度,可以缓解混凝土后期强度的降低。
其中硅灰的作用最为显著,粉煤灰次之,矿渣也有一定作用,但不明显,硅灰和矿渣的价格较高,掺入后不具有经济性,粉煤灰作为一种价格低廉的矿物细掺料,被使用广泛。
但是,在混凝土中掺入大量的粉煤灰,虽然能有效减少混凝土后期强度的损失,然而与普通水泥混凝土相比早期强度却很明显的降低。
水泥粉煤灰的水化过程是一个二次反应过程,首先是水泥熟料的水化,放出氢氧化钙,然后再是火山灰反应,所谓火山灰反应就是粉煤灰里的活性二氧化硅、活性氧化铝性组分与氢氧化钙的反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物。
粉煤灰水泥早期强度较低,但后期强度增长较大的原因是粉煤灰替代了一部分水泥后,在水泥粉煤灰装体体系中,水泥浓度减小,控制水泥水化速度的有效水灰比相对增大,使溶液中的Ca2+离子浓度降低,导致水化速度变慢,生成的水化产物颗粒相互连接不紧密,降低了早期的强度;但在后期,由于粉煤灰的火山灰反应以及粉煤灰细小颗粒的填充效应和微集料效应,使架体结构致密,水化产物间的相互交叉和连接程度好,从而提高了后期强度。
在低水胶比大掺量水泥粉煤灰浆体中,7d时,粉煤灰几乎不发生反应,90d时,反应率也只有20%左右,这是因为粉煤灰颗粒是聚合度较高的硅氧四面体,其反应活性比水泥低。
而且粉煤灰的取代量越大,混凝土的强度降低也越大,当粉煤灰掺量大于30%时,混凝土的脱模强度低于普通蒸养混凝土的强度,且后期强度的增长速率相较于普通蒸养混凝土的慢。
总之,控制粉煤灰的取代量(一般不超过30%)和高温养护激发粉煤灰的活性,不但可以保证提高高性能混凝土早期强度,还可以保证混凝土在相当长的时间内,强度仍有相当明显的持续增长。