C80自密實(shí)高性能混凝土的試驗(yàn)研究與應(yīng)用

邢文

（北京市第二建筑工程有限責(zé)任公司混凝土分公司 技術(shù)質(zhì)量部，北京 100141）

C80自密實(shí)高性能混凝土的試驗(yàn)研究與應(yīng)用

邢文

（北京市第二建筑工程有限責(zé)任公司混凝土分公司 技術(shù)質(zhì)量部，北京 100141）

本文采用聚羧酸系高效減水劑，通過對(duì)硅灰、粉煤灰及礦渣粉不同組合的試驗(yàn)研究，在不摻加硅灰的情況下，配制出成本低廉、工作性能良好的C80級(jí)自密實(shí)混凝土，并在工程中成功應(yīng)用。

聚羧酸系高效減水劑；硅灰；自密實(shí)混凝土

0 前言

隨著信息化社會(huì)的發(fā)展，資源多元化利用以及人口的日益增多，有限的人類可利用資源變得更加珍貴。為了既能滿足人類的目前需要，又不損害子孫后代的利益和環(huán)境，高性能混凝土必然成為建筑業(yè)未來發(fā)展的趨勢。世界各大學(xué)派對(duì)高性能混凝土的定義都有各自的側(cè)重點(diǎn)：歐洲學(xué)派強(qiáng)調(diào)的是低水膠比條件下高強(qiáng)度、高耐久性的特點(diǎn)；日本學(xué)派強(qiáng)調(diào)的是良好的工作性能；我國學(xué)者則從發(fā)展的角度強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展與工業(yè)化生產(chǎn)?？傊咝阅芑炷潦且环N高強(qiáng)度、高耐久性、高流動(dòng)性、環(huán)保型、集約型的綠色混凝土，并已經(jīng)被世界公認(rèn)。本文通過天津市某工程的實(shí)際需要，研究并設(shè)計(jì)出一種順應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，又滿足設(shè)計(jì)要求的C80高性能自密實(shí)混凝土。

1 C80自密實(shí)混凝土的試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)技術(shù)方案

參考《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》CECS 203-2006的要求，采用摻入硅灰和不摻入硅灰的4種分別雙摻粉煤灰、礦粉和單摻粉煤灰的技術(shù)方法，對(duì)比研究出一種既能滿足耐久性、工作性、強(qiáng)度等級(jí)的設(shè)計(jì)、施工要求，又節(jié)能環(huán)保、成本低廉的自密實(shí)混凝土。

1.2 原材料

水泥：唐山冀東P·O42.5R級(jí)水泥，28d抗壓強(qiáng)度50MPa。

砂子：河北新樂的天然砂，經(jīng)篩分析屬Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為2.8，含泥量0.8%，泥塊含量0.3%，表觀密度2.65×103kg/m3，堆積密度1500kg/m3。

石子：河北涿州的石灰?guī)r碎石,粒徑5～20mm，含泥量0.6%，泥塊含量0.1%，針片狀含量4.5%，壓碎指標(biāo)值7.9，表觀密度2.7×103kg/m3，堆積密度1650kg/m3。

粉煤灰：山東德州的I級(jí)粉煤灰，細(xì)度（45μm方孔篩的篩余量）9%，需水量比85%，燒失量3.2%。

外加劑：巴斯夫建材（北京）有限公司的聚羧酸ASTP高效減水劑，摻量2.0%，減水率>35%。

1.3 試驗(yàn)及結(jié)果分析

表1 混凝土配合比及成本

混凝土配合比的設(shè)計(jì)原則是按照CCES 02-2004《自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)和施工指南》的要求進(jìn)行的，根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度、耐久性、工作性的要求綜合考慮。參考了FGF 55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》和JGJ T10-8 《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》，并根據(jù)混凝土原材料、混凝土運(yùn)輸距離、混凝土泵與混凝土輸送管徑、泵送距離、氣溫等具體施工條件試配。經(jīng)過試拌調(diào)整，選取4個(gè)混凝土配合比，分別測定其坍落度、擴(kuò)展度、經(jīng)時(shí)損失、倒坍落度流下時(shí)間、U型箱試驗(yàn)高差、抗壓強(qiáng)度?；炷僚浜媳燃俺杀疽姳?，混凝土工作性能及強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 混凝土工作性能及強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從表1可知：

配合比成本按高低順序依次為：4>3>2>1。摻硅灰的3、4要比不摻硅灰的1、2配合比成本高出100多元，且不摻硅灰中雙摻粉煤灰和礦粉的1要比單摻粉煤灰的2配合比成本還要低將近20元，明顯看出雙摻粉煤灰和礦粉的1配合比成本最低，而且與2、3、4配合比成本相差很大。圖1為成本對(duì)比圖。

從表2可知：

（1）4個(gè)配合比的坍落度、擴(kuò)展度都滿足自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的要求。坍落度、擴(kuò)展度按大小順序依次為：2>1>4>3?？傮w上坍落度、擴(kuò)展度的效果是：不摻硅灰的1、2要大于摻硅灰的3、4，因?yàn)楣杌揖哂蓄w粒細(xì)度高、比表面積大的表觀特點(diǎn)，導(dǎo)致混凝土的粘度提高，流動(dòng)性降低；不摻硅灰的1和2中單摻粉煤灰的2要比雙摻粉煤灰和礦粉的1效果好，因?yàn)榉勖夯业男螒B(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)，能良好的填充在水泥顆粒的空隙中，減少了填充水，并且其中的玻璃微珠有良好的潤滑作用，使水泥砂漿粘度和顆粒之間的摩擦力降低，水泥顆粒均勻分散，起到減水和增加流動(dòng)性的作用。C80自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度試驗(yàn)情況見圖2。

（2）4個(gè)配合比的擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失都滿足施工要求。擴(kuò)展度經(jīng)時(shí)損失按大小順序依次為：3>4>1>2，總體上經(jīng)時(shí)損失時(shí)間不摻硅灰的1、2要小于摻硅灰的3、4，不摻硅灰的1和2中單摻粉煤灰的2要比雙摻粉煤灰和礦粉的1經(jīng)時(shí)損失更小。坍落度與擴(kuò)展度的1h損失對(duì)比見圖3。

（3）倒坍落度流下時(shí)間按大小順序依次為：3>4>1>2?？傮w上倒坍落度流下時(shí)間不摻硅灰的1、2要小于摻硅灰的3、4，這是由于硅灰細(xì)度高，提高混凝土粘聚性；不摻硅灰的1和2中單摻粉煤灰的2要比雙摻粉煤灰和礦粉的1用時(shí)更少，這是因?yàn)榉勖夯翌w粒形態(tài)——玻璃微珠結(jié)構(gòu)改善了混凝土的流動(dòng)性。

（4）U型箱試驗(yàn)高差雖有差異但不明顯，U型箱試驗(yàn)高差摻硅灰的3、4要大于不摻硅灰的1、2，說明主要是粘聚性的差別造成的，硅灰提高了混凝土的粘聚性，對(duì)混凝土的抗分離性能起到良好的作用。

（5）抗壓強(qiáng)度按大小順序依次為：7d、28d抗壓強(qiáng)度4>3>2>1?？傮w反映了摻硅灰的混凝土抗壓強(qiáng)度要大于不摻硅灰的混凝土，這是由于硅灰的高活性提高了混凝土的早期強(qiáng)度；不摻硅灰的混凝土中單摻粉煤灰的7d、28d抗壓強(qiáng)度大于雙摻粉煤灰礦粉的。摻硅灰的混凝土60d抗壓強(qiáng)度與不摻硅灰的混凝土比較接近，前者略高于后者，這說明了硅灰在提高混凝土后期強(qiáng)度方面貢獻(xiàn)較小。該試驗(yàn)強(qiáng)度對(duì)比見圖4。

2 C80自密實(shí)混凝土的應(yīng)用

由中國建筑工程總公司天津和黃地鐵廣場項(xiàng)目經(jīng)理部承攬的位于天津市南京路與營口道交口的和記黃埔地鐵廣場工程，占地面積19600平方米，總建筑面積270000平方米。地下四層為核心筒結(jié)構(gòu)，混凝土澆注方量3000m3,設(shè)計(jì)鋼筋量大且密集，按常規(guī)混凝土施工難度很大，整體混凝土澆注、振搗困難，不易填充，很容易出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象。本文針對(duì)該工程結(jié)構(gòu)特殊需要，經(jīng)過試配研究，采用雙摻粉煤灰、礦粉并加入聚羧酸高效減水劑的C80自密實(shí)混凝土配合比，既要保證混凝土的泵送、施工性能又要保證工程設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性要求。出站擴(kuò)展度655mm，到場擴(kuò)展度640mm，流動(dòng)性、抗離析性、粘聚性良好，澆注后經(jīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，觀測結(jié)構(gòu)外觀均未發(fā)現(xiàn)蜂窩、麻面、裂紋等現(xiàn)象，現(xiàn)場預(yù)留混凝土試件共30組，28d抗壓強(qiáng)度最高值96 MPa，最低值88 MPa，平均值為93MPa，混凝土的工作性及強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。核心筒實(shí)體結(jié)構(gòu)效果見圖5。

圖5 核心筒實(shí)體結(jié)構(gòu)照片

3 結(jié)論

（1）不摻硅灰的自密實(shí)混凝土在流動(dòng)性、經(jīng)時(shí)損失、填充性方面要優(yōu)于摻硅灰的自密實(shí)混凝土，但摻硅灰的自密實(shí)混凝土在粘聚性、穩(wěn)定性方面則更優(yōu)。

（2）不摻硅灰的自密實(shí)混凝土在早期強(qiáng)度方面雖不及摻硅灰的自密實(shí)混凝土，但后期強(qiáng)度與摻硅灰的自密實(shí)混凝土基本相當(dāng)。

（3）摻硅灰、單摻粉煤灰和雙摻粉煤灰、礦粉的混凝土工作性和強(qiáng)度均滿足C80自密實(shí)混凝土要求，而雙摻粉煤灰和礦粉的自密實(shí)混凝土成本最低，所以其綜合性價(jià)比最高。

（4）實(shí)際工程應(yīng)用，證明了雙摻粉煤灰和礦粉的自密實(shí)混凝土在降低工程造價(jià)、提高混凝土性能方面的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]CECS203:2006.自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JGJ/T 10-95.混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程[S].

[3]JGJ55-2000.普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

Experimental investigation and application of C80 self-compacting concrete

Xing Wen
(Department of Technology and Qualtly,The No.2 Branch Of Beijing Construction Engineering Group Concrete Co.,Ltd,Beijing,China)

Through the experiment of mixing silica fume, fly ash and scoria ash with high efficiency water reducing agent of polycarboxylate, it prepared an inexpensive and good workability C80 self-compacting concrete,which succeeded in construction.

high eff ciency water reducing agent of polycarboxylate;silica fume; self-compacting concrete

邢文（1982-），男，本科，北京市第二建筑工程有限責(zé)任公司混凝土分公司工程師。

[單位地址]北京市豐臺(tái)區(qū)小屯路53號(hào)（100141）