隨著混凝土技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們期望混凝土具有更優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、高工作性和高耐久性。高性能混凝土的出現(xiàn)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者及工程師的興趣，并且已經(jīng)應(yīng)用在海工結(jié)構(gòu)、高層建筑、高架橋和防滲墻工程中。國(guó)內(nèi)對(duì)高強(qiáng)高性能混凝土的研究及應(yīng)用起步較晚，但是近十年來(lái)高性能混凝土的研究和應(yīng)用發(fā)展非常迅速，新型聚羧酸外加劑的出現(xiàn)促進(jìn)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(jī)理有所不同，其具有梳形分子結(jié)構(gòu)，主鏈上帶有多個(gè)活性基團(tuán)，并且極性較強(qiáng)，側(cè)鏈帶有親水的活性基團(tuán)。主鏈吸附于水泥粒子表面，通過(guò)電荷排斥將水泥粒子與水分開(kāi)；側(cè)鏈對(duì)水泥粒子和水進(jìn)行空間阻隔，達(dá)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(zhǎng)、側(cè)鏈越短的外加劑保持性能越好；主鏈越短、側(cè)鏈越長(zhǎng)的外加劑減水率越高；生產(chǎn)時(shí)可通過(guò)調(diào)整主鏈和側(cè)鏈的長(zhǎng)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(jìn)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(zhǎng)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(jī)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(zhǎng)的時(shí)間，混凝土拌合物像液體樣柔軟，混凝土內(nèi)聚力強(qiáng)(不離析、分散或泌水)，同時(shí)可以根據(jù)需要調(diào)整凝結(jié)時(shí)間和含氣量。硬化后的混凝土具有高強(qiáng)、低收縮、低滲透性，具有較好的抗碳化和化學(xué)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(duì)混凝土和易性及強(qiáng)度的影響。
試驗(yàn)原材料
原材料選用珠江水泥有限公司粵秀P·II42．5R水泥；臺(tái)山電廠I級(jí)粉煤灰，黃埔電廠II級(jí)粉煤灰；韶鋼嘉羊新型材料有限公司S95級(jí)磨細(xì)礦渣粉；中砂細(xì)度模數(shù)為2．5，中粗砂細(xì)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(lái)水；廣東瑞安科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的LS-JS聚羧酸超塑化劑。
試驗(yàn)結(jié)果及分析
1.粉煤灰和礦渣摻量變化對(duì)C80混凝土和易性及強(qiáng)度的影響。
當(dāng)粉煤灰摻量較低(15%)時(shí)，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(duì)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(dāng)粉煤灰及礦渣總量提高時(shí)，混凝土早期強(qiáng)度(3天)有明顯降低，但對(duì)后期強(qiáng)度(28天)的影響不明顯。這是因?yàn)榉勖夯椅㈩w粒的比表面積較大，且顆粒較圓滑，其滾珠效應(yīng)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(huì)造成混凝土離散性較大，保水性差，漿體下沉，導(dǎo)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(qiáng)度降低，但對(duì)后期強(qiáng)度影響較小。
2.細(xì)度模數(shù)及砂率的變化對(duì)C80混凝土和易性及強(qiáng)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(jí)灰；前三組為細(xì)度模數(shù)2．5的中砂，后兩組為細(xì)度模數(shù)2．9的中粗砂。試驗(yàn)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(duì)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(dòng)性也隨之提高；當(dāng)采用細(xì)度模數(shù)2．9的中粗砂，砂率為41．5%時(shí)，混凝土和易性一般，黏聚性及包裹性均不佳，l小時(shí)后甚至有少量泌水，而當(dāng)砂率提高至43．5%時(shí)，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(xì)度模數(shù)變化對(duì)混凝土和易性及強(qiáng)度的影響不明顯。
3.硅灰摻量對(duì)C80混凝土性能的影響。
采用細(xì)度模數(shù)約為2．9的中粗砂進(jìn)行試驗(yàn)，考察了粉煤灰單摻，粉煤灰與礦渣及礦渣與硅灰雙摻對(duì)C80混凝土和易性及強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)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(jìn)一步改善，當(dāng)硅灰摻量達(dá)到20千克/立方米時(shí)，混凝土和易性已較理想，即使礦渣摻量達(dá)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(shí)，外加劑僅需1．6%就能配制流動(dòng)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(guò)8%。
LS-JS聚羧酸超塑化劑在C80高性能混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)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(wù)區(qū)標(biāo)志性工程太古匯、中山地標(biāo)性建筑中山國(guó)際金融中心及廣珠城際軌道交通等多個(gè)重點(diǎn)工程中得到應(yīng)用。太古匯工程大量應(yīng)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(shí)流動(dòng)性基本無(wú)損失，混凝土易于泵送，強(qiáng)度發(fā)展穩(wěn)定，28天最低強(qiáng)度大于70兆帕，平均強(qiáng)度大于72兆帕。珠江城和中山國(guó)際金融中心工程大量應(yīng)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(xì)礦渣；采用LS-JS配制的混凝土黏性小，和易性好，2．5小時(shí)流動(dòng)性基本無(wú)損失，混凝土易于泵送，強(qiáng)度發(fā)展穩(wěn)定，C70混凝土28天最低強(qiáng)度大于80兆帕，平均強(qiáng)度大于84兆帕；C80混凝土28天最低強(qiáng)度大于92兆帕，平均強(qiáng)度大于96兆帕；混凝土外觀均勻、密實(shí)，無(wú)有害裂縫，得到施工及各方的一致好評(píng)。
使用LS－JS聚羧酸超塑化劑，II級(jí)以上優(yōu)質(zhì)粉煤灰，S95級(jí)磨細(xì)礦渣及硅灰等材料可配制強(qiáng)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(dòng)性經(jīng)時(shí)損失小，易于泵送施工，混凝土澆筑后外觀均勻、密實(shí)，無(wú)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(qiáng)度，且隨摻量的增加，3天強(qiáng)度不斷降低，但礦渣與粉煤灰替代水泥總量的增加對(duì)混凝土28天強(qiáng)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(dòng)性；在保證混凝土和易性一致的情況下，不同細(xì)度模數(shù)的河砂對(duì)C80混凝土強(qiáng)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(guò)8%。
