“新兴技术”技术会议将重点介绍目前在混凝土建筑行业中实施的新颖和创新的材料和技术。演讲主题包括加拿大硅酸盐-石灰石水泥的介绍；混凝土长期耐久性评估的进展；以及混凝土状态评估、修复和修复的新方法的成功应用。演讲者将讨论有可能提高混凝土可持续性的材料和技术。该会议由当地会议委员会组织，将包括来自行业、学术和公共机构代表的加拿大视角。
以下演讲中表达的观点是演讲者的观点，不一定反映ACI或其委员会的观点。ACI网络会议是在ACI大会或其他混凝土行业活动上录制的，之后一周内免费提供观看，然后根据其内容存档在ACI网站上或添加到CIS在线CEU计划中。您能够最终靠CIS在线CEU计划获得继续教育学分，访问WWE或注册。ACI大会提供了一个交流和了解最新混凝土技术和实践的机会。
这次演讲本来是由Neal Burkewood来做的，但Neal因为没有办法参加这次海外会议，所以由Michael Calderone代替他来做演讲。Michael Calderone是密歇根州卡拉马祖Kearney咨询集团的工程服务副总裁，他提供工程服务并管理工程人员的活动和专业发展。他是ASCE的会士，拥有近30年的水泥基材料工程经验，重点是新建和现有结构的常规使用的寿命工程。他的书《高强度混凝土：实用指南》于2009年出版。我们欢迎Mike Duffy Anthony来做演讲。谢谢，下午好。我在这里介绍一些Dr. Burke关于氧化锌在硅酸盐水泥基砂浆和混凝土中的应用的研究结果。就我个人而言，我很高兴也很荣幸能在这里代表他发言。但愿你们能对Dr. Burke的演讲和我准备的一些小抄感兴趣。他们主要讲了一些关于氧化锌的背景，氧化锌是什么，以及在腐蚀抑制剂剂量水平下进行的一些测试，检验了氧化锌作为大体积混凝土掺合剂的可行性，以及一些研究的主要发现和未来的研究方向。这项工作是在密歇根州卡拉马祖的Kearney咨询集团进行的，由国际锌协会赞助。氧化锌是一种容易获得的材料，每年超过150万短吨。它用于许多不同的应用，是一种相对安全的材料，存在于药品、食品中，也有工业应用。很多人不知道，氧化锌已经被水泥行业使用了多年，我想水泥行业可能会把它称为一种功能性添加剂，主要是用来控制具有快速凝结特性的水泥的凝结特性，例如K型收缩补偿水泥。所以它是一种对水泥行业来说并不陌生的材料。推动这项研究的动力是，氧化锌是一种在很严重的侵蚀环境中对金属表面具有强大的抑制侵蚀的能力的腐蚀抑制剂。因此，有很大的兴趣评估氧化锌作为混凝土应用中潜在的腐蚀抑制剂的有效性。除了作为腐蚀抑制剂，它还有提高混凝土强度的能力，它绝大多数都是一种白色的材料。
它是一种类似于二氧化钛的颜料，可以以粉末、颗粒或水溶液的形式供应。主要是在Kearney公司进行了一些工作，以确定与氧化锌的剂量相关的基本性质，这些剂量需要出示抑制海洋腐蚀的性能。我们主要研究了凝结时间和强度，这是一种筛选类型的项目，用来检查氧化锌在混凝土中的使用的潜在可行性。腐蚀文献报道，当使用氧化锌约1至3%的水泥质量时，它可以明显提高混凝土中埋入钢筋的腐蚀抵抗性，即使在非常侵蚀的环境中。已经进行了一些测试，证实了它是一种很强大的腐蚀抑制剂。所以在这项研究中，使用了高达2%的剂量。研究了两种不同的氧化锌材料，一种是KTX 911，平均粒径为0.1微米多一点，这大约是硅灰粒子的数量级，硅灰的平均粒径约为0.1微米。另一种是KTX 930，平均粒径约为0.32微米，大约是前者的三倍。为了有个比较，一微米大约是一种1型或10型硅酸盐水泥的平均颗粒大小的1/150。所以我们说的是非常细微的材料。我们研究的一些混合料中含有硝酸钙，这是一种经过验证的腐蚀抑制剂，已经在混凝土行业使用了多年。硝酸钙被包含在一些混合料中的原因是，它不仅是一种腐蚀抑制剂，而且是一种很有效的加速剂，它可以潜在地增加腐蚀。所以在进行实际的混凝土测试之前，先用砂浆做了一些筛选测试，用砂浆做了一些基本的筛选测试。有一个对照组，然后有几个含有氧化锌的混合物，再次，1%到2%的氧化锌是最初的工作，看看剂量水平与使用该产品作为腐蚀抑制剂的一致性。你能够正常的看到，有脚注1的砂浆混合物是KTX 930，是两种产品中较粗的一种，这一个和这一个使用了KTX 911，较细的产品。但基本上，加入2%的氧化锌（930粗产品）增加了砂浆混合物的流动性，加入较细的氧化锌（KTX 911）的流动性低于对照组，而在1%的氧化锌含量下，流动性不如对照组，而含有1%硝酸钙的混合物的流动性与对照组相似。但从这一些数据中真正得出的结论是，看看右边的凝结时间，你能够正常的看到，氧化锌是一种很强大的水泥凝结延缓剂。对照组的凝结时间测试相当普通，初始和终点凝结时间约为3.5小时，稍多于5小时，对于一个水灰比为0.59的砂浆混合物来说，这是很常见的。硝酸钙也是如此，正如我之前所说，它是一种加速剂，它确实加速了凝结。
稍微加速了一点，比对照组快了一点，但你能够正常的看到，加入氧化锌的每一种和两种百分比的混合物，凝结时间大多数都停止了，到了一天的结束。所以你知道的是，氧化锌的初始凝结时间和终点凝结时间都超过了九个小时。所以又进行了一些重复的砂浆测试，用氧化锌和硝酸钙的组合，基本上和我在前面的幻灯片中讲的设计一样。这次我们看了一半的百分比和一百分之一的氧化锌，加上两百分之一的硝酸钙。我们正真看到的一些结果是，流动性降低了，所有含有氧化锌的混合物的终点凝结时间都超过了十二个半小时。所以我们又看到了氧化锌带来的很明显的延缓效果。另外一些混合物是在较低的水灰比下制备的，看一百分之一的氧化锌和两百分之一的硝酸钙，加了一种聚羧酸高效减水剂来提高可塑性。我们又看到了非常高的凝结时间，超过了22个小时，比对照组和硝酸钙混合物的凝结时间低于四个小时的终点凝结时间。至于混凝土测试，混凝土测试是用混凝土进行的，为了水灰比，这一系列的混凝土测试中，氧化锌是作为一种后加剂，在混合后一小时加入的，整个目的是看看我们是不是能够启动一些水泥反应，让它们开始。当你用硅酸盐水泥和水混合时，会发生很多事情，第一个小时内会发生很多事情。所以目的是试着让水泥反应开始，把氧化锌引入系统，看看从那时起会发生啥。有一种混合物是在最初的混合时加入了两百分之一的硝酸钙。基本上，我们又看到了三种不同的混合物，对照组的混合物是在九分钟后测量的，大约是三英寸的坍落度，75毫米。一小时后，对照组的坍落度不可测量，它失去了所有的可塑性和可操作性。在用一半的百分之一的氧化锌制成的混合物中，作为后加剂，坍落度在九分钟后是四英寸，然后在一小时后是四到五英寸的坍落度，65毫米。在用两百分之一的硝酸钙和后加剂一半的百分之一的氧化锌制成的混合物中，坍落度在九分钟后是85毫米，一小时后降到了一英寸多一点，30毫米。但是，从这一个故事中得出的最有力的故事是，如果你看右边，你能够正常的看到初始凝结时间和终点凝结时间很非常长，这并不全是一件坏事，好的，我会解释一下。那么，这项工作得出的一些结论是什么呢？你知道，凝结延迟是相当严重的，根据看到的一些数字，这并不奇怪。所以就目前而言，使用氧化锌作为混凝土中的腐蚀抑制剂或作为一种惊人的添加剂是不可行的，除非一些聪明的研究人员想出一种方法来抵消氧化锌的延迟效应。
除了作为一种腐蚀抑制剂之外，它还基于这项研究，现在需要找到一种方法来抵消它的再生效应。那么，我们能从它强大的延缓效果中得到什么积极的结果呢？它可能有助于大体积混凝土、后张拉灌浆混合物或具有长运输时间的混凝土的使用。大体积混凝土应该具有两个很重要的特性，它应该具有延缓性，但我更喜欢使用的一个术语是水化控制。当个人会使用延缓这个术语时，听起来像是我们只关注混凝土的凝结时间，但混凝土具有延长的凝结特性的一个好处是，我们在控制水化反应，这与混凝土的强度和其他性能有关。所以，这其实就是一种非常理想的特性，它存在于许多不同的高性能、高质量的混凝土中，例如高强度混凝土。我们在高性能、高强度的混合物中不想要的最后一件事就是水化反应失控，我们想要有意识地控制水化反应。我们一般怎么样才能做到这一点呢？这些天，我们利用传统的延缓剂来做到这一点。多年前，我们作为一个行业能做的唯一一件事就是减慢水化，就是用冰等物理方法来冷却混凝土。但是现在，我们大家可以化学地控制水化，而不受混凝土温度的影响。所以，水化控制是许多不同混凝土的一个很重要的特性。所以，看看氧化锌在大体积混凝土中的应用，我将介绍一些我们研究的混凝土混合物，包括普通耐久性混凝土和高性能混凝土，有的含有硝酸钙，有的不含。这次，氧化锌的剂量降低到了一半的百分比，因为我们已知道了它的延缓效果，超过了一百分之一。所以，选择用于实际绝热水化热工作的混合物是基于混凝土筛选中得出的最佳混合物。这是一个非常繁忙的幻灯片，只是试着浏览一下，我希望指针能工作得更好一点，但它没有，我看不到它，我们走吧。好的，如果我们一起看看前三种混合物，水泥含量是固定的，这些都是用1型通用硅酸盐水泥制成的，水泥含量是每立方码100磅，0.49、0.49、0.43的水灰比。第一种混合物没有氧化锌，第二种混合物有0.67%的水泥，第三种混合物有0.46%的总胶凝材料，因为它含有一些硅灰，混合物3。你能够正常的看到，如果你看到最底下的压缩强度，混合物3，含有硅酸盐水泥和硅灰，压缩强度明显高于混合物1或混合物2，它们都是在相同的水灰比0.49下制成的。含有氧化锌的混合物，它确实有明显更高的强度。
28天后，但是你能够正常的看到，如果你看向底部，初始凝结和终点凝结仍然相当长，在两种和三种混合物的情况下，要达到终点凝结的时间超过了44小时和34小时，而七八九种混合物的情况也很相似，它们含有更多的水泥，稍低的水灰比，但基本上结果是非常相似的。在高性能混合物的情况下，它们是在0.35到0.36的水灰比下制成的，基本上我们正真看到了同样的趋势，使用氧化锌时，凝结时间很高，非常长，你能够正常的看到，如果你再看看底部，这一系列的混凝土混合物是在相对高温的混凝土中进行的，我们正真看到的是大约100华氏度的混凝土，所以尽管混合物的温度很高，我们仍就看到了相对高的初始和终点凝结时间，但这也证明了，只要你控制水化反应，你仍旧能得到很好的强度。所以基于这项工作，我们最终选择了三种混合物进行绝热水化热，这绝大多数都是我们正真看到的，对照组混合物13号不含氧化锌，混合物14号含有0.23%的氧化锌，混合物15号含有0.38%的氧化锌，实际的水化热大约是相同的。这里有两件事情，你要在大体积混凝土混合物中寻找，你会希望有一种混合物，它有两个特点，第一，凝结速度较慢，这样你就不会在大体积浇筑中出现冷接缝，第二，用一套材料来配制它，这些材料能够降低总的水化热。在这项工作中，我们实现了水化控制，我们减少了在大型的一千或两千立方米以上的构件中出现冷接缝的可能性，但氧化锌并没有降低水化热，它基本上只是延迟了不可避免的结果。所以，一些关键的发现是，氧化锌是一种很有效的延缓剂，它似乎在正常的水灰比下有显著的强度提高，而在较低的水灰比下，强度的减少很小，甚至没有。用于热发展的方式表明，它不适合用于大体积混凝土应用，但它在防止冷接缝方面具备极高的适用性。这是一个时间运动，所以这里有一些未来的研究方向，关于氧化锌的一件事是，它是一种无机产品，历史上，我们今天在行业中使用的延缓剂是有机的，意味着糖。它可以很有效地用于混凝土的施工，当你有长时间的运输或者你想让混凝土在夜间保持静止，或者当你必须把像Rob这样的混合物泵送到很远的地方，这只是一个例子，当杀菌剂失效，细菌攻击有机延缓剂时，会发生啥。这不会发生在氧化锌上，因为它是一种不溶的无机材料，它很适合这样的情况，我们有一个非常孤独的司机，在一个矿山上，沙漠的微生物可能是一两个。
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