C70自密實(shí)混凝土性能實(shí)現(xiàn)技術(shù)途徑分析

林昭輝

（廈門宏發(fā)先科新型建材有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

C70 自密實(shí)混凝土不僅要求混凝土具有較高的力學(xué)性能和長(zhǎng)期（耐久）性能，還要求混凝土拌合物具有較高的工作性能，即要求其混凝土拌合物在拌和、運(yùn)輸、泵送澆筑等施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都具有良好的流動(dòng)性（填充性）、間隙通過性和抗離析性能，從而滿足“自密實(shí)”施工要求[1-2]。要保證C70 自密實(shí)混凝土的這些性能，必須選擇高品質(zhì)的原材料，做好配合比的設(shè)計(jì)，并在試配中加以優(yōu)化。海西第一高樓廈門國(guó)際中心工程項(xiàng)目使用不同強(qiáng)度等級(jí)的泵送混凝土共約10 萬m3，其中用于核心筒的是C70 自密實(shí)泵送混凝土。本文結(jié)合該項(xiàng)目就C70 自密實(shí)混凝土性能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑進(jìn)行分析。

1 原材料選擇

1.1 水泥

水泥是混凝土中最主要的膠凝材料。該項(xiàng)目選用安徽蕪湖的海螺P·Ⅱ52.5硅酸鹽水泥，其水泥中C3A含量不大于8%，3d和28d膠砂抗壓強(qiáng)度分別為32.8MPa和55.1MPa，初凝時(shí)間為110min，終凝時(shí)間為190min，其3d和7d的水化熱分別為280J/g和313J/g。試驗(yàn)證明，該水泥質(zhì)量較穩(wěn)定，配制出來的混凝土強(qiáng)度波動(dòng)小。

1.2 集料

粗集料的巖石抗壓強(qiáng)度及碎石的粒形和大小對(duì)混凝土的強(qiáng)度都有著直接的影響。我司選用的碎石粒徑為5～10mm 和10～20mm 反擊破輝綠巖具有硬度高、粒型好、針片狀少等特點(diǎn)，其針片狀顆粒含量＜5.0%，含泥量＜0.5%，泥塊含量＜0.2%，壓碎指標(biāo)＜7.0%。

細(xì)集料河砂的粒形、顆粒級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、含泥量等，對(duì)高強(qiáng)混凝土的影響較大，砂細(xì)會(huì)增大膠凝材料用量，增加成本的同時(shí)還影響混凝土流動(dòng)性；砂粗容易造成混凝土泌水、保水性差等問題。我司用于高強(qiáng)混凝土的砂細(xì)度模數(shù)控制在2.7～3.0，含泥量＜1.0%，泥塊含量＜0.5%。

1.3 礦物摻合料

C70 自密實(shí)混凝土具有水膠比低、膠凝材料用量多、工作性能要求高等特點(diǎn)，我司選用的粉煤灰等級(jí)為Ⅰ級(jí)，礦粉等級(jí)為S95級(jí)。

1.4 減水劑

減水劑的應(yīng)用對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度和工作性能有著至關(guān)重要的作用，是配制高強(qiáng)自密實(shí)混凝土必不可少的一種外加劑。我司選用的減水劑為國(guó)際名牌瑞士“西卡”聚羧酸緩凝高效減水劑。其含固量為22%，密度為1.05，摻量為1.00%時(shí)減水率為27%。

2 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件及交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，配合比設(shè)計(jì)須重點(diǎn)考慮3 個(gè)問題：澆筑時(shí)傾落度大，對(duì)混凝土的抗離析要求高；從拌制到澆筑2h 內(nèi)混凝土坍落度損失小于20mm；如何保證混凝土的高流動(dòng)性、高密實(shí)度和體積穩(wěn)定性。

2.1 設(shè)計(jì)思路

該工程C70 自密實(shí)混凝土，要求在保證其力學(xué)性能的同時(shí)，必須保證其混凝土的施工性能，故在選用P·Ⅱ52.5 硅酸鹽水泥的同時(shí)，還摻加活性礦物摻合料，利用其自身具有的形態(tài)效應(yīng)、填充效應(yīng)及活性效應(yīng)，不僅能提高混凝土流動(dòng)性，有效降低孔隙率，提高密實(shí)度和混凝土的后期強(qiáng)度，還可以節(jié)約資源。我司引進(jìn)的“西卡”牌緩凝高效減水劑，它具有摻量小、減水率高、保坍性好、收縮小、滿足自流平要求。

2.2 配合比計(jì)算過程

該工程配合比設(shè)計(jì)采用“等漿體體積法”計(jì)算，即在配合比計(jì)算和試配調(diào)整過程中，只改變水膠比及摻和料和減水劑的摻量，拌合物中漿體體積始終保持不變，即漿骨比不變，以保證混凝土體積基本不變。

（1）該計(jì)算設(shè)定1m3混凝土拌合物總體積=漿體體積+骨料體積+0.01（空氣體積）。

（2）根據(jù)該工程技術(shù)要求及企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定水膠比為0.28±0.01；漿骨比為0.375∶0.615；砂率為43%；水泥、粉煤灰、礦粉在膠凝材料總量中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以小數(shù)記）比例分別為：A—0.70∶0.15∶0.15；B—0.65∶0.18∶0.17；C—0.60∶0.20∶0.20；減水劑摻量：1.30%。

（3）根據(jù)水泥、粉煤灰、礦粉的表觀密度和它們?cè)谀z凝材料總量中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以小數(shù)記）求出混合膠凝材料的表觀密度，再以漿體體積、混合膠凝材料的表觀密度和水膠比計(jì)算膠凝材料總質(zhì)量和用水量，然后以膠凝材料總質(zhì)量分別乘以水泥、粉煤灰、礦粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（摻量）及減水劑摻量，求得每立方米混凝土中用水量及水泥、粉煤灰、礦粉和減水劑的質(zhì)量。

（4）先以砂、石的表觀密度和砂率求得混合后砂石骨料的表觀密度，再乘以骨料體積求得砂、石骨料總質(zhì)量，再以骨料總質(zhì)量分別乘以砂率和（1-砂率）求得砂、石質(zhì)量。

（5）配合比各要素及混合膠材、骨料密度計(jì)算值見表1 所示。原材料表觀密度實(shí)測(cè)值（單位：kg/m3）：水泥3050，粉煤灰2200，礦粉2850，砂2650，碎石2680。

表1 配合比各相關(guān)要素選擇

（6）根據(jù)以上“要素”配合比，用“等漿體體積法”計(jì)算單方混凝土材料用量，見表2 所示。配合比優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見表3所示。

表2 C70高強(qiáng)自密實(shí)混凝土配合比（3組9項(xiàng)）（除水膠比外，其余單位：kg)

表3 C70高強(qiáng)自密實(shí)混凝土配合比優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

從表3 可以看出，當(dāng)水膠比取0.28、摻合料摻量為35%時(shí)，28d強(qiáng)度和混凝土工作性能綜合效果最佳。故水膠比確定為0.28，粉煤灰摻量18%，礦粉摻量17%，漿體體積0.375，粗骨料體積0.35，減水劑摻量以1.30%、1.35%、1.40%再次進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。其結(jié)果見表4所示。

表4 C70高強(qiáng)自密實(shí)混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果

（7）對(duì)初選配合比施工性能進(jìn)行試驗(yàn)（按表2 中B-2配合比為基準(zhǔn)，以不同摻量減水劑試拌），試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4 試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)減水劑摻量為1.35%時(shí)，拌合物工作性能最優(yōu)且符合自密實(shí)性能要求。

（8）確定生產(chǎn)配合比，見表5所示。

（9）生產(chǎn)驗(yàn)證。對(duì)3個(gè)不同批次的水泥、粉煤灰及礦粉通過生產(chǎn)配合比進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果見表6。由表6可以看出，生產(chǎn)驗(yàn)證3 混凝土出機(jī)后先在廠內(nèi)取樣做拌合物性能試驗(yàn)，然后運(yùn)輸至工地，120min后現(xiàn)場(chǎng)澆筑試驗(yàn)，澆筑時(shí)坍落度損失了15mm，擴(kuò)展度損失了25mm，V 形漏斗時(shí)間17s。初凝時(shí)間約450min；終凝時(shí)間約600min。經(jīng)過3 次生產(chǎn)驗(yàn)證說明該配合比拌制的混凝土質(zhì)量穩(wěn)定，工作性能滿足施工要求。

3 生產(chǎn)過程控制要點(diǎn)

C70 自密實(shí)混凝土在廈門國(guó)際中心共開盤了75次，每次開盤經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，混凝土坍落度250mm左右，擴(kuò)展度都達(dá)到650mm 以上，V 形漏斗流出時(shí)間14s左右，混凝土的流動(dòng)性好，施工性能好，完全實(shí)現(xiàn)自流平，填充性好。廈門國(guó)際中心澆筑C70 自密實(shí)混凝土約9300m3，出廠取樣28d試件共94組，按統(tǒng)計(jì)方法評(píng)定平均強(qiáng)度為78.8MPa，最小值70.6MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為4.4MPa，評(píng)定合格。在此過程中總結(jié)了一些施工要點(diǎn)，需要特別注意。

3.1 砂、碎石的含水率控制

由于C70自密實(shí)混凝土水膠比低，且聚羧酸高效減水劑對(duì)水的敏感度高，因此生產(chǎn)過程中需嚴(yán)格控制砂石含水率。我司采用砂、碎石靜置法，即生產(chǎn)前先把砂、碎石靜置一兩天，等其含水率穩(wěn)定后再上料倉(cāng)使用。

3.2 粉煤灰進(jìn)廠控制

粉煤灰的品質(zhì)直接影響混凝土的流動(dòng)性，這對(duì)自密實(shí)混凝土是至關(guān)重要的。我司規(guī)定生產(chǎn)自密實(shí)混凝土的進(jìn)廠粉煤灰需每車觀察顏色，檢測(cè)其細(xì)度、需水量，嚴(yán)控粉煤灰質(zhì)量，確?；炷练€(wěn)定性。

3.3 生產(chǎn)及運(yùn)輸控制

生產(chǎn)前需將攪拌機(jī)清洗干凈，確保內(nèi)部無結(jié)塊，專機(jī)生產(chǎn)避免受其他強(qiáng)度等級(jí)的混凝土影響。由于C70自密實(shí)混凝土膠凝材料用量大，水膠比小，拌合物黏度相對(duì)較普通混凝土大，因此其攪拌時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)試驗(yàn)我司把攪拌時(shí)間設(shè)為240s，以保證拌合物均勻。生產(chǎn)時(shí)需根據(jù)攪拌機(jī)的工作性能調(diào)整單盤的攪拌方量，滿負(fù)荷攪拌易造成主機(jī)電流偏高且攪拌不均勻，影響混凝土質(zhì)量。攪拌車裝料前需確保車內(nèi)無剩料、無積水，要用專車運(yùn)輸。每次開盤前3 車出廠需取樣檢測(cè)混凝土的坍落度、擴(kuò)展度、V 形漏斗時(shí)間是否與試配過程一致，若有變化則馬上調(diào)整至接近試配狀態(tài)，確保出廠混凝土狀態(tài)在可控范圍且無異常變化。待生產(chǎn)穩(wěn)定后每車出廠前目測(cè)混凝土和易性是否與先前的一致。有條件的企業(yè)可安排有經(jīng)驗(yàn)的試驗(yàn)員全程跟蹤施工過程，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況及時(shí)反饋廠內(nèi)調(diào)整。

4 結(jié)束語

綜上所述，生產(chǎn)C70 自密實(shí)混凝土，其性能的實(shí)現(xiàn)需結(jié)合自密實(shí)混凝土自身特點(diǎn)合理地選擇原材料，并利用各原材料特性，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)、優(yōu)化配合比。對(duì)混凝土生產(chǎn)供應(yīng)的全過程，從原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、混凝土攪拌、運(yùn)輸、泵送澆筑、養(yǎng)護(hù)都必須全程監(jiān)控，要充分考慮生產(chǎn)供應(yīng)過程中可能發(fā)生的各方面影響，包括原材料供應(yīng)、天氣變化、道路交通等情況，要事先做好質(zhì)量保障措施，以優(yōu)質(zhì)服務(wù)密切配合工地混凝土澆筑，確保工程質(zhì)量。