C80高強混凝土的配制及施工性能研究

湯傳彬，石秋梅，張承信

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

C80高強混凝土的配制及施工性能研究

湯傳彬，石秋梅，張承信

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

本文利用淮海地區(qū)原材料、普通攪拌技術配制出 C80 高強混凝土，通過對攪拌、運輸、泵送過程的研究，驗證了C80 高強混凝土與混凝土機械的匹配性，對于高強度混凝土在淮海地區(qū)推廣應用具有重要的參考價值和實際意義。

高強混凝土；攪拌；運輸；泵送；混凝土機械

0 前言

1 原材料

1.1 水泥

淮海中聯(lián)水泥有限公司生產的 P·O52.5 級水泥，選用優(yōu)質高強度等級旋窯硅酸鹽水泥熟料，摻加適量石膏和混合材料，采用先進生產工藝磨制而成，具有色澤美觀、早期強度高、抗?jié)B、抗凍、耐磨性能好、干縮率低等特點。性能穩(wěn)定（性能指標見表 1），廣泛適用于配制高強度等級、超高強度等級混凝土及大跨度梁架等工程中，制造地上、地下及水中的混凝土、鋼筋混凝土及預應力混凝土結構，包括受循環(huán)凍融的結構及早期強度要求較高的工程。

表 1 淮海中聯(lián) P·O52.5 硅酸鹽水泥性能指標

1.2 骨料

（1）砂。制備 C80 高強高性能混凝土宜采用細度模數(shù)為 2.6～3.0 的河砂，砂含泥量小于 1%，氯離子含量小于0.02%，經堿集料反應試驗后試件無裂縫、酥裂，在規(guī)定試驗期內的膨脹率小于 0.1%[1]。根據(jù)攪拌站前期的試驗資料，選用級配較好的宿遷駱馬湖中砂，細度模數(shù) 2.6～2.9。

（2）石。鑒于泵送施工的要求，石料的最大粒徑不宜超過 20mm。此項目選用徐州茅村碎石，粒徑 5～20mm，包括光面石（5～10mm）和小石（10～20mm）兩個粒級。

1.3 摻合料

通過攪拌站前期生產經驗，粉煤灰選用國華電廠Ⅰ級灰，礦粉選用正陽 S95 級礦粉。

圖7中間的波形為實驗設備采集到的原始波形數(shù)據(jù),可見數(shù)據(jù)中存在大量噪聲干擾;圖7中最下方波形數(shù)據(jù)為傳統(tǒng)鎖相環(huán)的濾波效果圖,可見傳統(tǒng)鎖相環(huán)的提取效果并不顯著,信號中仍存在大量噪聲,圖7中最上方為改進的EKF結合SPLL的算法對信號的提取效果圖,從圖中可以看出,改進的算法的信號的跟蹤和提取都有大幅改善。

1.4 外加劑

用于高強混凝土中的外加劑，應具有高效減水性能，同時具有緩凝、適合長距離運輸、超高度泵送的優(yōu)點[4]。結合攪拌站前期經驗，經分析確定選用浙江五龍化工股份有限公司生產的 ZWL-A-IX 型高效減水劑。

2 確定混凝土配合比

根據(jù)國內外研究資料，目前國內配制高強混凝土的技術措施主要為采用高強度等級水泥，低水膠比（并保持必要的水灰比），采用活性礦物摻合料和高效減水劑相配合的技術路線，高強混凝土配制技術的關鍵在于選定高效減水劑與活性細摻料，并輔以骨料優(yōu)選和配合比優(yōu)化等措施[5]。

依據(jù)攪拌站經驗及相關標準，設計三組方案進行試驗，對不同配合比混凝土的坍落度、擴展度及 1h 后坍落度保持值，7d、28d 抗壓強度進行試驗，其結果如表 2 所示。

分析表 2 可知，三種方案的混凝土試樣坍落度相差不多，1h 后坍落度損失值都在 20mm 左右，其中第 2 種方案的坍落度、擴展度較高，1h 后坍落度保持值也相對高些，這說明方案 2 所配制混凝土的流動性和性能保持性較好。

從抗壓強度測試結果（表 2、圖 1）可以看出，28d 抗壓強度均能達到 80MPa 以上，7d 抗壓強度即可達到 28d 強度的85% 以上，這是由于高性能混凝土水灰比較小，溫度稍高的條件下水分更易蒸發(fā)，所以對于高強混凝土，澆筑初期及時養(yǎng)護很關鍵，應避免澆筑后長時間處于面干狀態(tài)。對比三組試驗可以看出，方案 2 所配制混凝土 28d 抗壓強度最高，早期強度也相對較高，而且和易性較好。

表 2 混凝土配合比及性能

圖 1 不同配比 C80 混凝土抗壓強度隨養(yǎng)護時間的變化圖

綜合以上分析，選取方案 2 的配方進行混凝土與混凝土機械匹配性的后續(xù)試驗研究。

4 C80 高強混凝土與混凝土機械匹配性研究

JS3000 混凝土攪拌機按方案 2 的配方拌合后，經混凝土攪拌運輸車運送到施工地點，途中運輸時間 40 分鐘，由HB60K 混凝土泵車泵送施工。

4.1 C80 高強混凝土攪拌過程

JS3000 混凝土攪拌機生產 3 方 C80 高強度等級混凝土時，投料時間比正常投料時間延后 7～10s，所需攪拌時間大于正常攪拌時間，且攪拌過程攪拌主機出現(xiàn)明顯的裹軸現(xiàn)象，如圖 2 所示。

圖 2 C80 混凝土攪拌后裹軸現(xiàn)象

經測量，采用普通投料方式進行 3 方 C80 高強混凝土攪拌過程中，JS3000 攪拌主機處于長時間滿載，短時間過載狀態(tài)，對攪拌主機可靠性影響較大，不適宜長時間連續(xù)打料。當攪拌方量減少至 2.5 方時，攪拌主機峰值電流（約 180A）降至額定電流（206A）以下，以滿足主機的使用要求。

4.2 C80 高強混凝土運輸過程

裝料前先將未裝料的攪拌車稱重并做好記錄，確保攪拌筒內無殘余水，再將車放于站下待料（圖 3），使每輛攪拌車分別裝載新拌混凝土，運輸至施工地點。

在攪拌筒進料轉速一定情況下，檢測攪拌車裝料過程時發(fā)現(xiàn)，攪拌站按正常速度快速卸料時，短時間內進料口內便存留大量混凝土（圖 4），減慢卸料速度后，進料口內不會存留過多混凝土，能夠正常裝料（圖 5）。這是由于 C80 高強混凝土水灰比較小，拌合物黏度大，進料速度相對普通混凝土慢。

圖 3 G16SX 混凝土攪拌運輸車在卸料口待料

圖 4 G16SX 攪拌站快速卸料時攪拌車進料口狀態(tài)

圖 5 G16SX 攪拌站緩慢卸料時攪拌車進料口狀態(tài)

圖 6 G16SX 攪拌車卸料時攪拌筒內混凝土狀態(tài)

圖 7 G16SX 攪拌車卸料后攪拌筒內混凝土殘留狀態(tài)

同理，如圖 6、7 所示，由于 C80 高強混凝土黏度較大，攪拌車在卸料過程中，筒體內表面、葉片表面及出料口，溜槽等與混凝土接觸表面都附著較多的混凝土，必然導致卸料完畢后攪拌車的卸料殘余率較高。為保證攪拌車的使用性能及壽命，卸料后應進行及時、徹底的清理。

4.3 C80 高強混凝土泵送性能

就普通混凝土而言，坍落度能夠大體上反映混凝土工作性的變化，但高強混凝土僅憑坍落度試驗不能對其工作性能做出全面的評價[6]。為全面考察混凝土的工作性能，本項目取三輛攪拌車中混凝土試樣編號 01、02、03，對泵送前混凝土的坍落度、擴展度及坍落度筒倒置排空時間進行了試驗并記錄如表 3。按照 JGJ/T 2819—2012《高強混凝土應用技術規(guī)程》規(guī)定，泵送高強混凝土的擴展度 500mm，倒置坍落度筒中拌合物自由排空時間在 5～25s 之間，則可以認為混凝土的工作性能即可泵送性良好。由表 3 中數(shù)據(jù)可以看出，前兩組試驗效果相對理想，說明此高強混凝土具有較好的保塑性，工作性能良好，便于泵送。

對 01、02、03 組 C80 混凝土進行泵送試驗，圖 8、圖9 為現(xiàn)場泵送施工的情況。對于泵送高強混凝土而言，解決高粘度和可泵送性之間的矛盾是泵送施工的關鍵[7-8]。由于高強混凝土的水灰比低，黏性大，采用較低的泵送速度更有利于泵送作業(yè)的進行。試驗過程中，01、02 組 C80 混凝土在均勻、慢速條件下，泵送過程較順利，泵送系統(tǒng)壓力較穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)突升現(xiàn)象。03 組 C80 混凝土相對較稠，泵送開始泵送系統(tǒng)壓力突升，為避免堵管現(xiàn)象發(fā)生，試驗終止。

表 3 泵送前混凝土性能指標

圖 8 G16SX 混凝土攪拌運輸車卸料

圖 9 HB60K 混凝土泵車泵送施工和布料施工

5 結論

（1）選擇適當?shù)脑牧希胀ɑ炷翑嚢韫に嚳梢耘渲瞥?C80 級高強混凝土。

（2）當水灰比為 0.26，砂率為 35% 時，所配制 C80 高強混凝土具有良好的工作性能、力學性能。

（3）普通混凝土機械可以用于 C80 高強混凝土的攪拌、運輸和泵送施工，但需根據(jù)使用工況降低攪拌方量（建議不超過為普通混凝土裝載量的 60%）、運輸裝載量（約為原普通混凝土裝載量的 56%）及適當調整泵送工藝參數(shù)，同時應考慮高強混凝土對混凝土機械使用壽命的影響，適當增加清理、維護頻次。

（4）對于以生產高強度混凝土為主的攪拌站，應重新設計攪拌主機的功率匹配及抗磨損性能評估，保證重大工程順利進行。

[1] 黃勇，李遠濱．C80 高性能混凝土試驗研究[J]．混凝土與水泥制品，2013(2): 12-15．

[2] 劉富玲．高強混凝土的配合比優(yōu)化及智能分析[J]．混凝土，2010(7): 129-131．

[3] 羅世明，楊嘵華，曹玲春，等．C80 高強高性能泵送混凝土研究與應用[J]．混凝土， 2009(6): 97-102．

[4] 周文彪, 周秀芬．C80 高強混凝土配比試驗研究[J]．混凝土與水泥制品, 2011(2): 32-36．

[5] 趙志峰．C80高強混凝土配合比的試驗研究[J]．山西建筑，2012, 38(36): 136-138．

[6] 陳肇元，朱金銓．高強混凝土結構技術規(guī)程 (CECS104:99)介紹（一）[J]．建筑結構，2001, 31(1): 63-66．

[7] 葉瓊，何亞伯．某超高建筑 C60 高性能混凝土超高泵送參數(shù)[J]．工業(yè)建筑，2012, 42(1): 144-148．

[8] 賈皚．淺談高強混凝土 C80 的設計及泵送施工[J]．商品混凝土，2013(3): 94-96．

［通訊地址］徐州徐工施維英機械有限公司（221000）

湯傳彬，男，工程師。