少孔水泥工程性能

由于MDF中滞后硬化水对填充在水泥浆体内部孔中的聚合物的侵蚀作用，因此其耐久性成为一大缺陷。人们至今仍在继续研究对其的改良措施。相比之下，DSP材料的耐久性较好,但含有大量的微硅材料和必不可少的塑化剂，其长期行为还很不清楚。PRC不含塑化剂或聚合物掺合料，因此其加压成型制品仅由在水化硅酸钙(CSH)凝胶中紧密堆积的未水化水泥颗粒组成。PRC的密实性促进了碳酸钙填充孔隙率已经较低的区域，尤其在表面上，同时还有效地密封材料内部，产生潜在的良好耐久性。

1PRC的制备

PRC由硅酸盐水泥和水组成。采用普通方式搅拌后，把新拌浆体浇筑到圆柱形模具中成型。2到4小时初凝后脱模。然后将浆体置于一液压机上挤压。该机器能使挤压出的孔隙水及时排出，所施加的最大压力为200MPa，加压速度以所排出的液体可以回收为准则。压力撤除后，将试件从设备中挤出，称重并记录尺寸。然后适当地养护试件。试验中发现加压的时间非常关键。如果在拌合后大约4，5小时内挤压浆体，则PRC的强度发展最佳。这个时间与C3S水化导致的主要放热峰之前的潜伏期有。因此，原则上搅拌之后马上即可加压。但由于脱模的困难，一定的凝结时间还是必要的。如果将新拌浆体直接浇注到放在压力装置内的滤纸上，挤出孔隙水的过程中，试件的强度与上述方法所获得的基本一样。但是这种搅拌后马上挤压并没有什么特殊优点，原因是：a.操作很麻烦；b.在高压下，短龄期的水泥浆体可以流动，因此圆柱体浆体可以再在较复杂形状的模具中定型。

2制品性能

典型的加压后的试件高度为原来的65%左右，直径与压力装置相符（40mm）。与未挤压试件的密度相比，其密度可高达2600Kgm3，而试件在加压后的强度相当于经28天雾室养护的同样起始水灰比的普通硅酸盐水泥浆体强度。密度反映了浆体的孔隙率，而孔隙率本身是浆体自由水含量的一种度量。普通硬化水泥浆PRC显得多孔的原因是多于水化所需的这部分水产生了孔隙。在PRC中，多余的水分可以在加压时部分排出，同时由于受挤压的浆体仍处于水化初期，因此随着水化的进行，剩余孔隙可以被继续有效地填充，故浆体中仅存在很少的多余水。随着挤压水灰比降低，密度增加。挤压过程实际上消除了宏观孔隙，同时PRC中相对缺水环境下的继续水化也使水化产物致密化。平均孔径移向凝胶孔范围。试件由于压力不同而密度不同，而原始高密度的试件对于养护条件的敏感性降低。长龄期数据表明，经一年雾室养护试件的尺寸相对稳定，仅仅观察到重量稍有增加。

3微观结构特征

利用外加压力降低材料的孔隙率是陶瓷材料中普遍采用的一个工艺手段。干燥粉末经单轴、单向压力后，形成的结构具有不均匀的压力分布和颗粒堆积。在PRC制作过程中，由于挤压出来的水具有一定的流动性，因而起到一定的润滑作用，促使应力释放出来。否则，应力的不均匀将对材料性能产生重要影响。PRC的微结构主要取决于尚未水化的水泥。对于针对高密度材料采用的低有效水灰比来说，这是意料之中的，因为这时所掺加的水不足以使水泥完全水化，相反只能观察到表面反应。与普通处理条件下的硅酸盐水泥浆体相比，水化产物失去其特征，观察不到数量众多的Ca(OH)2晶体。PRC中C-S-H的外观和组分似乎与相应的水化硅酸钙“内部产物”相似,其形貌特征也不明显，化学组成上富钙却不含Ca(OH)2晶体。与普逢硅酸盐水泥典型的纤维状“突出产物”不同，PRC中的C-S-H更易被电子束破坏。对于“内部产物”也观察到这种现象气这可能反映了PRC中孔的孤立程度比普通制品中高，由于电子束的局部加热作用使液体膨胀而破坏孔壁。由于在加压过程中破碎而暴露出的新鲜、尚未水化的表面继续水化，看来新的水化产物的沉积有效地交叉起来，弥补并产生紧密地堆积和向内生长的微观结构。

4与耐久性的关系

由于PRC密实的微观结构，因此水气渗透性大大降低，进而不易受到化学侵蚀的影响。试件的表面由于方解石的沉淀而使原已低孔的表面进一步密实。用通常的酚酞染色法测不出碳化层厚度。许多人认为，由于存在尚未水化的水泥，高性能水泥制品具有与扩散进入的湿气进行长期反应的潜力。因而其耐久性受到威胁。这一观点未得到普遍赞同。在PRC中没有水化产物生长的空间，而水化不得不停止，如果PRC中的湿度迁移受到限制，也就不存在进一步水化的潜在因素。到目前为止的试验结果没发现任何可能由水泥缓慢水化引起的安定性问题。少孔材料还可能受到冻融破坏。在普通水泥和混凝土中往往有意引入的气孔看来能减轻破坏。但与少孔材料抗冻性有关的关键因素可能是孔径分布。一般当液相水在低于-4℃结冰而体积膨胀时造成破坏。

5实际应用及局限

高性能水泥如的主要优点是相互连通孔减少，且由于微结构有效地阻止了湿度迁移而潜在的耐久性提高。利用这些特性，可使用PRC材料建造用于废物处理的密闭壳体、耐久的包壳、屋顶瓦和衬里等。由于抗拉强度的提高，PRC结构构件的承受弯曲性能比一般制品好。由于其优秀的耐磨性，可用来作为繁忙路段的路面材料，或输送污泥和磨蚀性液体的管道。此外，由于单位表面积内材料密度提高，因此抗化学腐蚀性增加。在混凝土预制构件生产中可利用其较高的剪切强度，如做成圆柱体构件作为起吊挂钩的附件，其优点是PRC与所埋入的普通混凝土完全相容。PRC材料的主要缺点在于制造过程。用于模具和压力装置制作的最初投资可能显得不经济，且模具装卸可能显得繁重。但工艺过程可以自动化，加之产品具有高附加值的特点，因此完全可以找到市场，最初的投资还是合算的。例如在成型屋面瓦时，与在试件的表面方向加压相比，在试件的两端加压时达到同样的目标压力所需的荷载要低得多。此外，中间制品成型压力大大降低。加压速度在加压过程中可以调节。一般说来,在2min加压至最大压力与10min内达到最大压力的制品性能差别不大。

目前影响PRC应用的因素是对材料长期性能了解不够，从其它致密水泥体系的经验可知，对于新体系有必要仔细全面考察，因此PRC长期特征及性能监测将继续进行。