C50海工清水混凝土配制技術(shù)研究

苑 亮，萬 里

(1.武漢中和工程技術(shù)有限公司，武漢 430000;2.湖北交投智能檢測股份有限公司，武漢 430000)

清水混凝土是指直接利用混凝土一次成型后的自然質(zhì)感或僅涂刷無色保護(hù)涂層作為飾面效果的混凝土，以追求表面清潔、色澤自然、線條符合設(shè)計韻律為目標(biāo)，能滿足各種建筑造型的要求，同時具有極好的裝飾效果。但由于海洋工程建設(shè)對混凝土強度、含氣率、泌水率、抗氯離子滲透等性能要求極高[1-6]。因此，現(xiàn)有的清水混凝土難以長期應(yīng)用于海洋工程中，需針對海洋環(huán)境的特點，開展海工清水混凝土的配制技術(shù)研究。

海工清水混凝土不僅要求外觀質(zhì)量良好，同時也要求混凝土具有高抗裂性能和耐久性能[7-10]。此論文綜合考慮結(jié)構(gòu)物的技術(shù)要求和服役環(huán)境特點，以C50海工混凝土為對象進(jìn)行海工清水混凝土的配制技術(shù)研究。

1 試 驗

1.1 原材料

1)水泥：華潤P·II42.5水泥。

2)粉煤灰：山東海巖II級粉煤灰。

3)礦粉：洛陽鋼廠產(chǎn)S95級?；郀t礦渣粉。

4)硅灰：甘肅裕陽產(chǎn)硅灰，SiO2含量91.3%，7 d活性指數(shù)115%。

5)碎石： 5～20連續(xù)級配碎石。

6)河砂：細(xì)度模數(shù)2.6～3.0。

7)外加劑：聚羧酸外加劑。

1.2 混凝土配合比

該工程海工混凝土的技術(shù)指標(biāo)要求如表1所示。

表1 C50海工清水混凝土技術(shù)指標(biāo)要求

根據(jù)C50海工清水混凝土設(shè)計要求，為滿足其混凝土的技術(shù)指標(biāo)要求，C50海工清水混凝土的配制采用粉煤灰+礦粉大摻量礦物摻合料的膠凝材料體系，以抗裂性、耐久性和外觀質(zhì)量為主要目標(biāo)，通過試驗配制滿足混凝土的耐久性要求，具有良好抗裂性能的低熱低收縮海工混凝土，以達(dá)到清水混凝土的技術(shù)要求。

試驗開展11組混凝土配合比試配工作，膠凝材料用量在385～455 kg/m3之間、礦物摻合料用量比例在65%～50%之間、水膠比在0.33～0.37之間，坍落度在160～200 mm范圍，研究混凝土耐久性能、抗裂性能以及外觀的變化規(guī)律，通過評價混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)、收縮、混凝土成型外觀質(zhì)量(色澤、氣泡)等指標(biāo)確定C50海工清水混凝土的試驗配合比。C50海工清水混凝土配合比如表2所示。

表2 C50海工清水混凝土試配配合比

2 混凝土的性能

2.1 耐久性能

不同齡期的氯離子擴(kuò)散系數(shù)指標(biāo)如圖1所示。隨著齡期的增長，各組混凝土抗氯離子滲透性明顯提高，氯離子擴(kuò)散系數(shù)在56 d齡期內(nèi)迅速降低，在28 d與56 d齡期的氯離子擴(kuò)散系數(shù)均小于表1中對C50海工清水混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)指標(biāo)的要求。

各組混凝土在28 d齡期的氯離子擴(kuò)散系數(shù)均小于6.0×10-12m2/s，在56 d齡期的氯離子擴(kuò)散系數(shù)均小于4.0×10-12m2/s。在膠凝材料組成及膠凝材料用量不變的條件下，隨著水膠比的改變，混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)出現(xiàn)了明顯的變化。當(dāng)混凝土的水膠比增大至0.37，混凝土抗氯離子滲透性有所降低，雖然擴(kuò)散系數(shù)仍滿足設(shè)計指標(biāo)要求，但氯離子擴(kuò)散系數(shù)的富余量明顯降低。因此，為確保工程中混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)與設(shè)計要求相比具有一定的保證率，海工清水混凝土的水膠比不宜大于0.37。

2.2 抗裂性能

C50海工清水混凝土在28 d齡期內(nèi)的干燥收縮試驗結(jié)果如圖2所示。除了C-1、C-2兩組膠凝材料用量為455 kg/m3的配合比在28 d齡期內(nèi)的收縮總量超過了310×10-6外，其余各組混凝土的收縮總量均小于310×10-6，滿足海工清水混凝土對收縮總量的要求。對于以大摻量混摻礦物摻合料、較低水膠比為主要特征的海工高耐久性混凝土，在425～365 kg/m3的膠凝材料用量范圍、0.37～0.33水膠比范圍以及65%～50%的礦物摻合料比例范圍內(nèi)，對混凝土在28 d齡期內(nèi)的收縮總量無明顯影響，各組混凝土的收縮總量均在(225～290)×10-6內(nèi)變化，且與混凝土組成變化規(guī)律無明顯的相關(guān)性。

綜上所述，針對C50海工清水混凝土的性能要求，通過不同混凝土參數(shù)對其耐久性能、抗裂性能的影響分析研究，優(yōu)選出C50海工清水混凝土推薦配合比如表3所示。

表3 C50海工清水混凝土的推薦配合比

3 結(jié) 論

a.配制出的C50海工清水混凝土的28 d齡期的氯離子擴(kuò)散系數(shù)均小于6.0×10-12m2/s，56 d齡期的氯離子擴(kuò)散系數(shù)均小于4.0×10-12m2/s，滿足海工清水混凝土對耐久性的要求。

b.除了兩組膠凝材料用量為455 kg/m3的配合比在28 d齡期內(nèi)的收縮總量超過了310×10-6外，其余各組混凝土的收縮總量均小于310×10-6，滿足海工清水混凝土對收縮總量的要求。

c.結(jié)合不同混凝土參數(shù)對其耐久性能、抗裂性能的影響分析研究，優(yōu)選出C50海工清水混凝土推薦配合比。