隨著混凝土技術(shù)的不斷進步，人們期望混凝土具有更優(yōu)異的性能，如高強度、高工作性和高耐久性。高性能混凝土的出現(xiàn)引起了國內(nèi)外學者及工程師的興趣，并且已經(jīng)應用在海工結(jié)構(gòu)、高層建筑、高架橋和防滲墻工程中。國內(nèi)對高強高性能混凝土的研究及應用起步較晚，但是近十年來高性能混凝土的研究和應用發(fā)展非常迅速，新型聚羧酸外加劑的出現(xiàn)促進了高性能混凝土的發(fā)展。
與萘系、蜜胺類外加劑相比，新型聚羧酸系減水劑的作用機理有所不同，其具有梳形分子結(jié)構(gòu)，主鏈上帶有多個活性基團，并且極性較強，側(cè)鏈帶有親水的活性基團。主鏈吸附于水泥粒子表面，通過電荷排斥將水泥粒子與水分開；側(cè)鏈對水泥粒子和水進行空間阻隔，達到極高的減水率，并增加混凝土的黏聚性，改善混凝土的勻質(zhì)性。主鏈越長、側(cè)鏈越短的外加劑保持性能越好；主鏈越短、側(cè)鏈越長的外加劑減水率越高；生產(chǎn)時可通過調(diào)整主鏈和側(cè)鏈的長度，滿足不同的混凝土工作性、保持性能和混凝土的黏度要求。由于主鏈并不將水泥粒子表面全部覆蓋，因此未覆蓋部分可進行水化，隨著堿度的增加，破壞了電荷排斥和空間阻隔，水泥可迅速水化，所以此種類型的外加劑既有較長的工作性保持性能，又不影響混凝土的正常凝結(jié)。正是由于其特殊的作用機理，在較低摻量的情況下能夠極大地提高和有效地控制混凝土的工作性，混凝土塑化能夠保持更長的時間，混凝土拌合物像液體樣柔軟，混凝土內(nèi)聚力強(不離析、分散或泌水)，同時可以根據(jù)需要調(diào)整凝結(jié)時間和含氣量。硬化后的混凝土具有高強、低收縮、低滲透性，具有較好的抗碳化和化學侵蝕性及均勻一致的混凝土表面。
本文闡述了使用聚羧酸外加劑，粉煤灰、礦渣和硅灰作為摻合料，制備C80高性能混凝土，并探討了摻合料的摻量、砂率變化對混凝土和易性及強度的影響。
試驗原材料
原材料選用珠江水泥有限公司粵秀P·II42．5R水泥；臺山電廠I級粉煤灰，黃埔電廠II級粉煤灰；韶鋼嘉羊新型材料有限公司S95級磨細礦渣粉；中砂細度模數(shù)為2．5，中粗砂細度模數(shù)為2．9；佛山管樁廠生產(chǎn)用5～25毫米花崗巖碎石；水為自來水；廣東瑞安科技實業(yè)有限公司生產(chǎn)的LS-JS聚羧酸超塑化劑。
試驗結(jié)果及分析
1.粉煤灰和礦渣摻量變化對C80混凝土和易性及強度的影響。
當粉煤灰摻量較低(15%)時，隨著礦渣摻量的提高，混凝土黏性增大，和易性變差；而在粉煤灰摻量提高(20%)后，礦渣對混凝土和易性的影響不明顯；隨著粉煤灰摻量的提高，混凝土黏性降低，和易性得到改善；當粉煤灰及礦渣總量提高時，混凝土早期強度(3天)有明顯降低，但對后期強度(28天)的影響不明顯。這是因為粉煤灰微顆粒的比表面積較大，且顆粒較圓滑，其滾珠效應的發(fā)揮使得混凝土和易性得到改善，而礦渣的表面特性會造成混凝土離散性較大，保水性差，漿體下沉，導致混凝土黏性增大；粉煤灰與礦渣的緩凝作用使得混凝土早期強度降低，但對后期強度影響較小。
2.細度模數(shù)及砂率的變化對C80混凝土和易性及強度的影響。
固定用水量為136千克/平方米；外加劑用量為8.8千克/立方米；使用黃埔電廠II級灰；前三組為細度模數(shù)2．5的中砂，后兩組為細度模數(shù)2．9的中粗砂。試驗結(jié)果如表3所示。由結(jié)果可以看出，隨著混凝土砂率從40.5%～42.5%的逐漸提高，河砂對粗骨料的包裹性提高，混凝土的黏性逐漸降低，和易性得到改善，混凝土的流動性也隨之提高；當采用細度模數(shù)2．9的中粗砂，砂率為41．5%時，混凝土和易性一般，黏聚性及包裹性均不佳，l小時后甚至有少量泌水，而當砂率提高至43．5%時，則情況得到明顯改善，混凝土和易性較好；在保證和易性一致的情況下，細度模數(shù)變化對混凝土和易性及強度的影響不明顯。
3.硅灰摻量對C80混凝土性能的影響。
采用細度模數(shù)約為2．9的中粗砂進行試驗，考察了粉煤灰單摻，粉煤灰與礦渣及礦渣與硅灰雙摻對C80混凝土和易性及強度的影響，試驗配合比及結(jié)果如表4、表5所示。從表4、表5中的數(shù)據(jù)可以看出，硅灰的摻入明顯地降低了混凝土的黏性，和易性優(yōu)于單摻粉煤灰及粉煤灰和礦渣雙摻的混凝土，且隨著硅灰摻量的增加，混凝土和易性進一步改善，當硅灰摻量達到20千克/立方米時，混凝土和易性已較理想，即使礦渣摻量達到25%，混凝土黏性也較低；但是，硅灰需水量較高，隨著硅灰的摻加及摻量的提高，混凝土用水量也明顯增加，在保證相同水灰比的情況下，需提高外加劑的用量，不摻硅灰時，外加劑僅需1．6%就能配制流動性較好的混凝土，硅灰的摻加使外加劑用量增加了0.2%以上，綜合考慮，硅灰摻量不宜超過8%。
LS-JS聚羧酸超塑化劑在C80高性能混凝土生產(chǎn)中的應用
LS-JS聚羧酸超塑化劑已在廣州第三高樓珠江城、廣州天河中央商務區(qū)標志性工程太古匯、中山地標性建筑中山國際金融中心及廣珠城際軌道交通等多個重點工程中得到應用。太古匯工程大量應用C60泵送混凝土，采用粉煤灰與礦渣雙摻，用LS-JS配制的混凝土黏性小，和易性好，兩小時流動性基本無損失，混凝土易于泵送，強度發(fā)展穩(wěn)定，28天最低強度大于70兆帕，平均強度大于72兆帕。珠江城和中山國際金融中心工程大量應用了C70、C80及C90大流態(tài)泵送混凝土，其中C70混凝土中LS-JS摻量為1．3%～1．5%，C80摻量為1．8%～2．0%；C70、C80均摻加了10～30千克／立方米的硅灰，20%～30%磨細礦渣；采用LS-JS配制的混凝土黏性小，和易性好，2．5小時流動性基本無損失，混凝土易于泵送，強度發(fā)展穩(wěn)定，C70混凝土28天最低強度大于80兆帕，平均強度大于84兆帕；C80混凝土28天最低強度大于92兆帕，平均強度大于96兆帕；混凝土外觀均勻、密實，無有害裂縫，得到施工及各方的一致好評。
使用LS－JS聚羧酸超塑化劑，II級以上優(yōu)質(zhì)粉煤灰，S95級磨細礦渣及硅灰等材料可配制強度保證率高、性能優(yōu)良的C80高性能混凝土。所配制混凝土和易性良好，流動性經(jīng)時損失小，易于泵送施工，混凝土澆筑后外觀均勻、密實，無有害裂縫。粉煤灰及硅灰的摻入可明顯改善C80混凝土的和易性。
隨著粉煤灰摻量的增加，C80混凝土的和易性得以改善，礦渣摻量的增加則降低了混凝土的和易性，粉煤灰及礦渣的摻入較為明顯地降低了混凝土的早期強度，且隨摻量的增加，3天強度不斷降低，但礦渣與粉煤灰替代水泥總量的增加對混凝土28天強度影響不明顯。
砂率的提高可降低C80混凝土的黏性，改善混凝土的和易性，提高混凝土流動性；在保證混凝土和易性一致的情況下，不同細度模數(shù)的河砂對C80混凝土強度的影響不大。
硅灰的摻入明顯降低了C80混凝土的黏性，混凝土和易性明顯優(yōu)于單摻粉煤灰及粉煤灰和礦渣雙摻的C80混凝土，但隨著硅灰的摻加，需水量也提高，在保持水灰比不變的情況下外加劑摻量明顯增加，綜合考慮，硅灰摻量不宜超過8%。
