規(guī)模化拌合超高性能混凝土流動性研究

郭康 ，華新 ，謝杰 ，吳小勇 ，周新文 ，林瑋

（1.寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315000；2.江蘇蘇博特新材料股份有限公司,浙江 南京 211103）

0 引言

超高性能混凝土（UHPC）是以低水膠比、多元微細(xì)顆粒緊密堆積和微細(xì)鋼纖維增韌等為主要制備技術(shù)特點(diǎn)的水泥基復(fù)合材料。隨著UHPC制備技術(shù)的逐步成熟，大規(guī)模應(yīng)用UHPC將成為必然。大流態(tài)UHPC是提升施工效率、確保規(guī)?；瘧?yīng)用質(zhì)量的主要保障。目前關(guān)于UHPC流動性的研究主要集中在配合比優(yōu)化和外加劑使用。而關(guān)于攪拌機(jī)型和拌合制度對UHPC流動性的影響的研究報道甚微。開展規(guī)?；苽銾HPC物相穩(wěn)定性規(guī)律、評價方法和調(diào)控技術(shù)研究，提出科學(xué)的評價方法和調(diào)控手段，促進(jìn)制備技術(shù)的突破和應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬已刻不容緩。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

核心膠材、核心干混料和減水劑為江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產(chǎn)，其中核心膠材由水泥、微細(xì)礦物摻合料組成，核心干混料由水泥、微細(xì)礦物摻合料和細(xì)骨料等組成。減水劑為聚羧酸高性能減水劑，其性能指標(biāo)如表1所示。鋼纖維為微細(xì)鍍銅平直型鋼纖維，其性能指標(biāo)如表2所示。

超高性能混凝土試驗配合比如表3和表4所示。

表1 聚羧酸減水劑主要性能指標(biāo)

表2 鋼纖維主要性能指標(biāo)

表3 含粗骨料超高性能混凝土（CA-UHPC）配合比 kg/m3

表4 不含粗骨料超高性能混凝土配合比 kg/m3

1.2 試驗方法

混凝土坍落擴(kuò)展度和含氣量測試參照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定執(zhí)行。倒置坍落度筒排空時間（簡稱倒坍時間）測試參照J(rèn)GJ/T 281—2012《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》規(guī)定執(zhí)行?？箟簭?qiáng)度測試參照GB/T 31387—2015《活性粉末混凝土》規(guī)定執(zhí)行。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 攪拌機(jī)型制的影響

攪拌機(jī)型制對于CA-UHPC拌合物流動性及流變特性的影響，采用了如表5所示的4組實驗。

表5 攪拌機(jī)型制對CA-UHPC流動性的影響

各組實驗均采用了如表3所示的配合比，并對出機(jī)拌合物進(jìn)行了含氣量、坍落擴(kuò)展度、倒坍時間及28 d標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度的測試。實驗結(jié)果如表6所示。

表6 攪拌機(jī)型制對CA-UHPC流動性的影響

從表6中可以看出，在CA-UHPC拌合物得到充分?jǐn)嚢璧臄嚢柚贫龋ǜ麟A段攪拌時間）不變的情況下，包括攪拌機(jī)進(jìn)料容量、攪拌方式等攪拌機(jī)型制參數(shù)對于UHPC流動性的影響并不顯著。同時，各組實驗試件的28 d標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度結(jié)果也顯示，各組拌合物的力學(xué)水平保持相同，這也說明攪拌機(jī)型制對于UHPC的拌合無明顯影響。表6中各組試驗的坍落擴(kuò)展度及倒坍時間相近，可以說明各組拌合物的流變特性亦保持相近。

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，UHPC的拌合傾向于使用立軸行星式強(qiáng)制攪拌機(jī)。分析認(rèn)為，該經(jīng)驗認(rèn)識是承襲于普通混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)所采用的低坍落度、干硬性普通混凝土的拌合工藝，擁有較高功率的立軸行星式強(qiáng)制攪拌機(jī)更容易克服該種普通混凝土的高屈服應(yīng)力，從而可以將低坍落度、干硬性普通混凝土攪拌更加均勻。然而，由于膠材用量高以及外加劑技術(shù)的進(jìn)步，UHPC拌合物普遍表現(xiàn)出較低或適中的屈服應(yīng)力。因此，并無必要指定立軸行星式強(qiáng)制攪拌機(jī)進(jìn)行UHPC的拌合。

對于不含粗骨料的UHPC，攪拌機(jī)型制對于拌合物流動性及流變特性的影響實驗結(jié)果，如表7所示，攪拌制度與表5相同。表7的結(jié)果也印證了上述分析結(jié)論。

表7 攪拌機(jī)型制對于不含粗骨料的UHPC拌合物流動性的影響

2.2 攪拌時間的影響

表8顯示了采用1 m3立軸行星式強(qiáng)制攪拌機(jī)，采用不同攪拌時間，對于不含粗骨料UHPC（配合比如表4所示）的流動性及流變特性的影響試驗制度。

表9顯示了攪拌時間對UHPC拌合物流動性的影響。實驗結(jié)果顯示，隨著無纖維濕拌時間的延長，而保持含纖維濕拌時間不變，UHPC拌合物的流態(tài)逐漸增大；倒坍時間的縮短也顯示出，隨著拌合時間的延長，拌合物粘度有所下降。而保持無纖維濕拌時間，延長含纖維濕拌時間，亦有相同結(jié)論。值得注意的是，第3組與第4組實驗拌合物雖然在無纖維濕拌時間和含纖維濕拌時間的延長方面上各有側(cè)重，但總拌合時間是相同的，第3組與第4組實驗拌合物的出機(jī)狀態(tài)亦表現(xiàn)得十分接近。表9的結(jié)果顯示，拌合物的28 d標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度與倒坍時間的變化有密切的相關(guān)性，即隨著拌合物粘度的下降，拌合物的強(qiáng)度呈現(xiàn)輕微的下降趨勢，這極有可能與拌合物穩(wěn)定性變化導(dǎo)致的含氣量變化和纖維不同程度的沉降有關(guān)。

表8 攪拌時間對UHPC拌合物流動性的影響

表9 攪拌時間對UHPC拌合物流動性的影響

需要指出的是，各組試驗的無纖維濕拌時間均保證拌合物出現(xiàn)明顯流態(tài)后，再進(jìn)行了鋼纖維的投加。

3 結(jié)語

研究攪拌機(jī)型和拌合制度對UHPC流動性的影響，得到如下結(jié)論。

（1）在UHPC拌合物得到充分?jǐn)嚢璧臄嚢柚贫龋ǜ麟A段攪拌時間）不變的情況下，包括攪拌機(jī)進(jìn)料容量、攪拌方式等攪拌機(jī)型制參數(shù)對于CA-UHPC流動性及抗壓強(qiáng)度的影響并不顯著。

（2）在確保拌合物能夠呈現(xiàn)明顯流態(tài)再投加纖維的情況下，延長無纖維濕拌時間、含纖維濕拌時間以及總攪拌時間，能夠降低UHPC拌合物的流變特性參數(shù)，從而提升拌合物的流動性，但過度延長攪拌時間有可能造成穩(wěn)定性問題。