C60自密實清水混凝土的研究開發(fā)

張新勝，吳躍輝，宋姍，賈亞瓊

（河南中建西部建設(shè)有限公司，河南 鄭州 451450）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的欣賞水平也在逐漸地提高，清水混凝土直接采用現(xiàn)澆混凝土的自然表面效果作為裝飾面，這種混凝土要求具有光滑的外表面、均勻的色澤、完整的棱角、布置整齊的對拉螺栓和施工縫，且不允許出現(xiàn)普通混凝土的質(zhì)量通病。自密實混凝土是指在自身重力作用下能夠流動和密實的混凝土，其因具有流動性、勻質(zhì)性、穩(wěn)定性、不離析的特點，而被廣泛地應(yīng)用于形狀復雜、無法振搗的部位。自密實清水混凝土結(jié)合了自密實混凝土技術(shù)和清水混凝土技術(shù)，兼具兩者優(yōu)點，因此具有重要的研究意義[1]。

然而，目前自密實清水混凝土在配制、施工工藝、質(zhì)量控制措施等方面依然存在著一些不成熟的現(xiàn)象，如常常出現(xiàn)自密實清水混凝土表觀質(zhì)量等問題。因此，本文主要根據(jù)自密實清水混凝土的特點、項目施工要求、項目使用要求、原材料實際質(zhì)量情況、配合比的設(shè)計要求等，研究配制自密實清水混凝土，以確保自密實清水混凝土的裝飾效果和性能要求，同時也對其施工注意事項進行了闡述[2]。

1 C60 自密實清水混凝土的開發(fā)研制

1.1 原材料選擇和配合比設(shè)計的重要性

原材料選擇和配合比設(shè)計在自密實清水混凝土的開發(fā)中起著至關(guān)重要的作用，其中對自密實清水混凝土的表觀質(zhì)量和耐久性有著較大的影響[4]。

（1）自密實清水混凝土的表觀質(zhì)量問題

自密實清水混凝土直接采用現(xiàn)澆混凝土的自然表面效果作為飾面，無法用裝飾后的外觀來掩蓋表觀質(zhì)量存在的問題，因此自密實清水混凝土開發(fā)的要求更加嚴格，結(jié)合實際項目情況調(diào)查分析清水自密實混凝土出現(xiàn)表觀質(zhì)量問題的原因。原材料和配合比方面出現(xiàn)的表觀質(zhì)量缺陷見表1 所示。從表中可發(fā)現(xiàn)，自密實清水混凝土的表觀質(zhì)量缺陷與其配合比有較大的關(guān)系，因此原材料的選擇和配合比的設(shè)計較為關(guān)鍵。

（2）自密實清水混凝土的耐久性問題

自密實清水混凝土因無外部裝修材料的保護而裸露在空氣中，因此更加容易被腐蝕，應(yīng)特別注意原材料的選擇和配合比的設(shè)計工作。

1.2 自密實清水混凝土試驗用原材料

在自密實清水混凝土的開發(fā)中原材料的選擇至關(guān)重要。在進行原材料的選擇時，其既要滿足相關(guān)規(guī)定、規(guī)范的要求，又要滿足以下幾點：（1）必須有利于改善拌合物的和易性，減少離析和泌水；（2）要有利于提高混凝土硬化后的視覺效果；（3）必須保證原材料品質(zhì)上的穩(wěn)定性和供應(yīng)的連續(xù)性。

表1 清水混凝土表觀質(zhì)量缺陷成因表

（1）水泥

水泥的顏色可直接體現(xiàn)在混凝土外觀的顏色上，不同水泥品種、廠家所生產(chǎn)的自密實清水混凝土的顏色是有差別的，因此要保證同一工程部位所用水泥的品種和廠家保持一致。另外，在選擇水泥時還應(yīng)考慮其工作性能，只有保水性、粘聚性、勻質(zhì)性好的水泥才可配制出和易性較好的混凝土。依據(jù)實際情況，本試驗所用水泥為河南新鄉(xiāng)孟電水泥，規(guī)格型號為 P·O42.5，具體的性能指標如表2 所示。

表2 水泥性能指標

（2）粉煤灰

粉煤灰的加入，可起到改善混凝土工作性能和降低混凝土生產(chǎn)成本的雙重效果。該試驗所用的粉煤灰為河南誠為金商貿(mào)有限公司 Ⅱ 級粉煤灰，該粉煤灰具體的性能指標見表3。

表3 粉煤灰性能指標

（3）礦粉

礦粉的加入可改善混凝土的工作性能。該試驗所選用的礦粉為河南茂軒建材有限公司的 S95 級礦粉，該礦粉具體的性能指標見表4。

表4 礦粉性能指標

（4）減水劑

根據(jù)自密實清水混凝土的配制需要，并經(jīng)過充分的調(diào)研，該試驗最終選用的減水劑為河南科之杰新材料有限公司生產(chǎn)的減水劑，產(chǎn)品型號為 Point-400，密度 1.17g/cm3，減水率 15%，含氣量 2.5%，含固量 18%。

（5）粗骨料

粗骨料的質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)的標準要求，并且級配要連續(xù)、合理。依據(jù)實際情況，本試驗所選用石子的規(guī)格為 5～16mm 的碎石，產(chǎn)地為禹州，其具體的性能指標見表5。

表5 粗骨料的性能指標

（6）細骨料

細骨料應(yīng)選擇質(zhì)量穩(wěn)定、級配合理和吸水率低的優(yōu)質(zhì)河砂。本試驗采用細度模數(shù) 2.7，含泥量 1.8%，泥塊含量 0.2% 的河砂。

1.3 自密實清水混凝土的配合比設(shè)計

自密實混凝土要求拌合物中的骨料應(yīng)均勻地被包裹、懸浮在有一定粘度的膠凝材料體系中，同時靠混凝土的自重及流動性填充到模板的各個角落，所以，所配制的自密實混凝土必須具有高流態(tài)、抗離析性和自我填充性。

在設(shè)計自密實清水混凝土的配合比時，要充分考慮自密實清水混凝土的特點和性能等，嚴格按照國家標準、制備特殊混凝土的相關(guān)行業(yè)標準，以及本地區(qū)氣候特點、原材料質(zhì)量狀況和具體實際情況來設(shè)計，以混凝土強度、坍落度、表觀質(zhì)量等作為控制指標，進行自密實清水混凝土的試配工作，最終試配出的配合比既要具有良好的和易性，又要滿足混凝土的表觀質(zhì)量、強度、耐久性等的相關(guān)要求，同時還要做到經(jīng)濟合理[3]。

該配合比在設(shè)計時的具體要求包括：（1）采用盡可能低的水膠比；（2）根據(jù)耐久性的要求，選用一種或多種摻合料；（3）選用減水效果及流動性保持能力好的高效減水劑；（4）控制最大集料的粒徑，若過小可產(chǎn)生裂縫。

1.4 自密實清水混凝土的試驗結(jié)果和分析

根據(jù)實際情況，以及自密實清水混凝土的設(shè)計原則，分別研究水膠比、砂率對 C60 自密實清水混凝土的影響，并以流動性、強度作為評價指標。試驗分別改變水膠比和砂率的參數(shù)，其他配合比數(shù)據(jù)不變，進行 2 組單因素試驗，試驗一所用的水膠比分別為 0.22、0.24、0.26、0.28、0.30，具體試驗配比如表6 所示，通過試驗驗證得到 5 組 28 天試驗強度（表7 和圖1），從中可以看出隨著水膠比的增大，強度越來越低，但是新拌混凝土的流動性越來越好，綜合兩者，選用的試驗水膠比為 0.26。

表6 試驗一所用配合比 kg/m3

表7 試驗一 28 天試塊強度

圖1 試驗一試件強度結(jié)果

試驗二采用的水膠比為 0.26，改變砂率分別為 0.33、0.35、0.37、0.39、0.41 做單因素試驗，具體試驗配合比見表8 所示，通過試驗驗證得到 28 天試塊強度（表9 和圖2），可以看出 28 天試塊強度隨著砂率的提高呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，這是因為隨著砂率的增加，骨料的空隙率呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。在砂率為 0.37 時混凝土強度最高，說明此時骨料空隙率最小，則混凝土中的富余漿體也就越多，流動性也就越大，因此選擇的試驗砂率為 0.37。

通過上述大量的試驗和對混凝土性能的反復驗證，最終確定了較為合適的 C60 自密實清水混凝土的配合比，該配合比所配制混凝土的各項性能試驗結(jié)果，以及表觀質(zhì)量分別見表10 和圖3 所示，可知該配合比所制備出的自密實清水混凝土工作性能良好，強度及表觀質(zhì)量均符合項目要求。

表8 試驗二所用配合比

表9 試驗二 28 天試塊強度

圖2 試驗二試件強度結(jié)果

2 自密實清水混凝土施工注意事項

2.1 自密實清水混凝土的生產(chǎn)

（1）原材料質(zhì)量對混凝土的力學性能等有著較大的影響，因此，應(yīng)嚴格把控原材料的進廠。此外，還應(yīng)特別注意外加劑與膠凝材料的相容性、骨料的雜質(zhì)含量（含泥量、泥塊含量等），選用對混凝土外觀顏色無影響的外加劑等[5]。

（2）技術(shù)質(zhì)量部門在生產(chǎn)前應(yīng)進行配合比試配驗證工作，觀察拌合物狀態(tài)，根據(jù)當天材料情況和項目施工要求及時對配合比作出調(diào)整。

表10 最佳方案配合比及試驗結(jié)果

（3）在自密實清水混凝土生產(chǎn)前，要對生產(chǎn)計量設(shè)備進行校準，確保計量的準確性。

（4）在攪拌自密實清水混凝土時，要把握好拌合時間，時間過短或過長均不利于自密實清水混凝土的質(zhì)量。

（5）自密實清水混凝土開盤時，須對其進行規(guī)定的各項性能試驗檢測，并對每盤混凝土進行查看，來判斷其是否滿足性能要求。

圖3 自密實清水混凝土的表觀質(zhì)量圖

2.2 自密實清水混凝土的運輸

（1）應(yīng)提前對罐車司機進行技術(shù)交底，使其清楚私自加水的危害，切實做到無司機在運輸過程中出現(xiàn)私自加水和沖刷進料口的現(xiàn)象。同時車隊隊長負責監(jiān)督，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為，將對罐車司機進行嚴厲的處罰。

（2）罐車司機應(yīng)提前規(guī)劃好運輸路線，以便以最快的速度將混凝土運送至澆筑地點。

2.3 自密實清水混凝土的澆筑過程

（1）自密實清水混凝土采用泵送方式進行澆筑，應(yīng)保證澆筑的連續(xù)性，盡量縮短澆筑時間間隔，避免分層面產(chǎn)生明顯的縫隙。

（2）混凝土振搗時應(yīng)使工人按照混凝土的強度等級、施工工藝、施工時間、混凝土的實際情況來選擇正確的振搗方法，以及結(jié)合實際經(jīng)驗來掌握混凝土回振的最佳時間進行回振。

（3）對運至施工現(xiàn)場的模板委派專人進行逐一檢查，包括模板的厚度偏差是否超過允許值，模板是否有變形、拼接不嚴等現(xiàn)象，以及模板隔離劑的涂刷是否均勻等。

2.4 自密實清水混凝土的養(yǎng)護

在進行自密實清水混凝土的養(yǎng)護時，應(yīng)盡可能使現(xiàn)場混凝土的養(yǎng)護條接近標準條件。對施工工人進行技術(shù)交底，對澆筑后的混凝土能夠及時覆蓋、灑水，使其有足夠的養(yǎng)護時間，并嚴禁過早拆模等行為。

3 結(jié)語

自密實清水混凝土可降低施工成本，增加混凝土的密實性，減少外界物質(zhì)對混凝土內(nèi)部及鋼筋的腐蝕，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。本文主要開發(fā)了一種 C60 自密實清水混凝土，并總結(jié)了從原材料、配合比、運輸、澆筑、養(yǎng)護等方面需注意的事項，從而提出了制備自密實清水混凝土的合理化建議。