[摘要]論述了生產(chǎn)C70自密實(shí)混凝土的技術(shù)途徑、材料選擇及工程應(yīng)用。選用減水率較高的聚羧酸系高效減水劑及多級(jí)配骨料復(fù)合使用的技術(shù)路線來(lái)減少用水量及水泥用量，確保不摻活性材料的情況下，用600kg以內(nèi)的膠凝材料生產(chǎn)C70自密實(shí)混凝土，保證了C70自密實(shí)混凝土的體積穩(wěn)定性，同時(shí)60d混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到85MPa以上，混凝土擴(kuò)展度達(dá)到650mm以上、倒流時(shí)間15s以內(nèi)、試驗(yàn)泵送壓力200kN以內(nèi)，達(dá)到C70自密實(shí)混凝土泵送效果。該試驗(yàn)研究結(jié)果在七星模根加固柱工程中得到了成功的應(yīng)用，為公司取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為使用常規(guī)化材料及生產(chǎn)工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度自密實(shí)混凝土摸索出經(jīng)驗(yàn)。
[關(guān)鍵詞]自密實(shí);多級(jí)配;耐久性
前言
隨著首都北京國(guó)際大都市化建設(shè)和首都奧運(yùn)效應(yīng)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)得到高速發(fā)展，同時(shí)關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的建筑業(yè)得到了空前的發(fā)展，對(duì)建筑材料之一商品混凝土的要求也越來(lái)越高，投入了高額資金建設(shè)的建筑物被人們期望有更長(zhǎng)久的安全使用期，那么就要求所使用的高強(qiáng)度的混凝土不但有較好的工作性、和達(dá)到要求的力學(xué)性能，而且要求混凝土具有良好的體積穩(wěn)定性和高耐久性。使用傳統(tǒng)的方法配置的高強(qiáng)度混凝土一般離不開(kāi)活性粉末材料，可是使用活性粉末材料生產(chǎn)的混凝土收縮值相對(duì)較高，出現(xiàn)裂縫趨勢(shì)較大。一旦出現(xiàn)裂縫，混凝土將不可避免地發(fā)生堿骨料反應(yīng)、碳化反應(yīng)、鋼筋銹蝕等系列的破壞反應(yīng)，混凝土的耐久性將無(wú)從談起，同時(shí)采用活性粉末材料生產(chǎn)混凝土生產(chǎn)工藝難于控制。在此，筆者對(duì)選用聚羧酸系高效減水劑、多級(jí)配骨料復(fù)合使用、礦粉和粉煤灰雙摻技術(shù)配置C70自密實(shí)混凝土進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用。
1技術(shù)路線
具有良好的耐久性是對(duì)高性能混凝土的基本要求，如果混凝土發(fā)生裂縫，那么混凝土將不可避免地發(fā)生堿骨料反應(yīng)、碳化反應(yīng)、鋼筋銹蝕等系列的破壞反應(yīng)，混凝土的耐久性、高性能將無(wú)從談起?；炷磷鳛橐环N復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，主要由砂子、石子、水泥、水、外加劑、礦物摻合料等成份組成，由于水泥和膠凝材料的水化過(guò)程極其復(fù)雜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能直接測(cè)量。作為一種承重材料，其強(qiáng)度的重要來(lái)源是水泥水化形成的漿體與C-S-H凝膠的強(qiáng)度，而低水膠比是高C-S-H凝膠強(qiáng)度的基本保證。萘系外加劑分散性并不是很理想，使用普通材料生產(chǎn)低水膠比混凝土難以實(shí)現(xiàn)，而聚羧酸系外加劑分散性好，減水率高，可以使混凝土在低水膠比的情況下有很大的流動(dòng)性，是普通材料生產(chǎn)高強(qiáng)度、自密實(shí)混凝土的關(guān)鍵；組成混凝土的粗骨料石子粒形和級(jí)配在低水膠比時(shí)對(duì)混凝土的流動(dòng)性和強(qiáng)度都有一定的影響，同時(shí)多級(jí)配骨料復(fù)合使用，可以保證混凝土強(qiáng)度和流動(dòng)性不變的情況下減少混凝土用水量及水泥用量，從而提高了混凝土的穩(wěn)定性。因此，選擇優(yōu)質(zhì)的骨料多級(jí)配復(fù)合使用可以用更少的膠凝材料配置出更高強(qiáng)度、更高流動(dòng)性的混凝土;因此保證混凝土強(qiáng)度及流動(dòng)性的同時(shí)降低水泥用量、保證體積穩(wěn)定性，同時(shí)避免活性粉末材料的使用減少混凝土收縮值，避免產(chǎn)生有害裂縫而引發(fā)的混凝土耐久性問(wèn)題。
2試驗(yàn)研究過(guò)程
(1)試驗(yàn)方法
通過(guò)對(duì)以往采用的材料及方法配置的C70自密實(shí)混凝土和本課題的研究思路采用的材料及方法配置的C70自密實(shí)混凝土進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究，重點(diǎn)針對(duì)聚羧酸外加劑的選用、礦粉和粉煤灰雙摻使用及不同粒徑的骨料復(fù)合使用進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究，找到生產(chǎn)低收縮、低水化溫升、耐久性好、經(jīng)濟(jì)性好、施工性好的C70自密實(shí)混凝土優(yōu)化途徑。
(2)功試驗(yàn)研究過(guò)程
1)原材料選擇
a.水泥
水泥選用北京金隅集團(tuán)的琉璃河p.042.5水泥，其性能指標(biāo)見(jiàn)表10
b.砂
人工砂為密云水洗中砂，人工砂為門頭溝產(chǎn)風(fēng)選粗砂，其性能指標(biāo)見(jiàn)表2。
c.石子
采用涿州5 -10mm豆石和三河5 -20mm山碎石復(fù)合使用，各性能指標(biāo)見(jiàn)表3。
d.粉煤灰
采用天津薊縣I級(jí)粉煤灰，其物理性能指標(biāo)分別見(jiàn)表4。
e礦粉
采用北京盛世首佳生產(chǎn)的S95級(jí)礦渣粉，其物理性能指標(biāo)見(jiàn)表5。
f.外加劑
荼系外加劑采用北京方興外加劑廠生產(chǎn)的荼系泵送劑，聚羧酸系外加劑選用北京科峰外加劑廠生產(chǎn)聚羧酸系泵送劑，其物理性能指標(biāo)見(jiàn)表6。
3對(duì)比試驗(yàn)
a.采用固定水膠比0.28、固定砂率45%、固定用水量 170kg/m3，通過(guò)摻用不同外加劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，確定生產(chǎn)C70 自密實(shí)混凝土的優(yōu)質(zhì)外如劑。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。
從表7可得結(jié)論:從選用不同外加劑混凝土坍落度、擴(kuò)展度和和易性看，用聚羧酸系泵送劑很容易達(dá)到自密實(shí)混凝土效果，從混凝土坍落度桶倒流時(shí)間看，聚羧酸系泵送劑配制的混凝土黏度小，易于泵送，強(qiáng)度方面聚羧酸系泵送劑比荼系泵送劑略高。因此用聚羧酸系泵送劑很容易生產(chǎn)出強(qiáng)度、流動(dòng)性達(dá)到C70自密實(shí)混凝土效果的混凝土，生產(chǎn)自密實(shí)混凝土聚羧酸系泵送劑比萘系泵送劑分散性占很大優(yōu)勢(shì)。
b.采用固定水膠比0.28、固定砂率45%、固定用水量 170kg/m3，固定聚羧酸系泵送劑，通過(guò)摻用不同品種和比例的礦物摻合料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，確定生產(chǎn)C70自密實(shí)混凝土的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。
從表8可得結(jié)論: I級(jí)粉煤灰和礦粉復(fù)合摻加比單摻粉煤灰或礦渣粉生產(chǎn)C70自密實(shí)混凝土工作性能提高，混凝土強(qiáng)度提高，同時(shí)混凝土收縮值減少，開(kāi)裂趨勢(shì)減小，混凝土耐久性提高，能夠生產(chǎn)出C70高性能自密實(shí)混凝土。硅灰的摻入雖然混凝土強(qiáng)度提高、工作性提高，但是混凝土收縮值明顯增大，混凝土開(kāi)裂趨勢(shì)增大，耐久性降低。因此采用I級(jí)粉煤灰和S95級(jí)礦粉復(fù)合使用不僅能夠生產(chǎn)出強(qiáng)度、自密實(shí)效果達(dá)到C70自密實(shí)混凝土的要求，而且混凝土耐久性也較好。
c.采用固定水膠比0.28、固定砂率45%、固定用水量170kg/m3，固定聚羧酸系泵送劑，固定礦物摻和料及比例(礦粉摻量30%，粉煤灰摻量10%)，從最大密度理論角度出發(fā)，采用兩種不同粒徑、粒形的粗骨料及細(xì)骨料進(jìn)行組合，確定生產(chǎn)C70自密實(shí)混凝土的骨料種類及比例。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。
從表9可得結(jié)論:人工砂、5 - 10mm粗骨料的引人混凝土強(qiáng)度提高，混凝土擴(kuò)展度增大、倒流時(shí)間縮短，根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果降低混凝土用水量有了空間，從降低用水量，減少膠凝材料總量，減小混凝土自收縮角度出發(fā)對(duì)混凝土配合比進(jìn)一步調(diào)整，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。
從表10可得結(jié)論:由于采用多級(jí)骨料級(jí)配的技術(shù)，用水量進(jìn)一步降低、水泥及膠凝材料總量降低情況下，混凝土抗壓強(qiáng)度、塑性黏度及屈服剪切力也能滿足C70自密實(shí)混凝土的要求，混凝土自收縮進(jìn)一步減小，混凝土耐久性提高。
4結(jié)論
(1)從外加劑的優(yōu)化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用聚羧酸系泵送劑配制的混凝土綜合性能較好，隨著摻合料摻量的加大，混凝土拌合物的粘度幾乎沒(méi)有上升，顯示出了良好的分散性能，這使不用活性粉末材料生產(chǎn)C70高性能自密實(shí)混凝土成為可能。
(2)優(yōu)質(zhì)的粉煤灰和礦粉雙摻可以大幅度提高混凝土流動(dòng)性，提高混凝土后期強(qiáng)度，減少混凝土收縮值，開(kāi)裂趨勢(shì)減小，混凝土耐久性提高，所以配制耐久性良好的C70自密實(shí)混凝土離不開(kāi)摻合料。
(3)根據(jù)著名的富勒連續(xù)級(jí)配理論，通過(guò)四級(jí)配骨料復(fù)合使用試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，分別把砂子、石子二級(jí)配混合后，可以直接降低混凝土單方用水量，若保持混凝土水膠比和外加劑摻量不變時(shí)，可降低混凝土的膠凝材料用量，有利于降低C70自密實(shí)混凝土的水化溫升，提高混凝土的工作性、體積穩(wěn)定性和耐久性。
5工程實(shí)踐
經(jīng)過(guò)以上技術(shù)理論探討和試驗(yàn)研究，我們用現(xiàn)實(shí)條件下的材料生產(chǎn)C70自密實(shí)混凝土積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，并在七星摩根加固柱工程中得到應(yīng)用。
(1)工程概況:(被加固的部位為奧運(yùn)附屬工程——七星摩根工程中1—5層的40多根柱子。被加固的柱子原尺寸為: 長(zhǎng)x寬x高=150cm x 50cm x 505cm，加固后的尺寸為:長(zhǎng)x寬x高=200cmx200cm x 505cm.主要工序:為柱子鑿毛，露出粗骨料;綁扎水平筋、豎筋、箍筋;支模板;澆注混凝土。加固厚度為:整個(gè)方柱四周均勻包裹25cm厚混凝土。)
( 2)工程難點(diǎn):本層的柱子無(wú)法從本層直接澆注，只能將從上一層將本層頂板鑿開(kāi)一個(gè)25cmx 25cm的方口，混凝土從上一層通過(guò)頂板方孔澆注到下一層被加固的柱子中(圖1)，混凝土泵送入模，混凝土入摸口過(guò)小;從505cm高度撓注入模，澆注離度超過(guò)200cm;鋼筋過(guò)密，混凝土流動(dòng)阻力過(guò)大同時(shí)振倒棒根本無(wú)法插入;同時(shí)要求拆模后混凝土無(wú)表面缺陷的同時(shí)達(dá)到清水混凝土效果，這給混凝土流動(dòng)性、勻質(zhì)性、密實(shí)性等提出很高要求。
圖1 七星模根工程加固柱子自密實(shí)混凝土澆注圖片
(3)鑒于施工技術(shù)要求及此前的試驗(yàn)研究，確定施工配比如表11。
(4)施工配比混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果如表12。
(5)工程結(jié)果。
此工程被加固后的柱子強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度C70自密實(shí)棍凝土強(qiáng)度要求，無(wú)蜂窩、麻面、大氣泡、裂紋等表面缺陷，達(dá)到自密實(shí)清水混凝土效果(圖2)。
圖 2 七星模根工程中被加固柱子拆模后工程效果圖
參考文獻(xiàn)：
[1]郭延輝，郭京青.聚羧酸系高性能減水劑及其應(yīng)用技術(shù).中國(guó)建筑學(xué)會(huì)混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)專業(yè)委員會(huì)編.
[2]吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土.北京:中國(guó)鐵道出版社.
