C80自密實高性能混凝土的試驗研究與應用

邢文

（北京市第二建筑工程有限責任公司混凝土分公司 技術質量部，北京 100141）

C80自密實高性能混凝土的試驗研究與應用

邢文

（北京市第二建筑工程有限責任公司混凝土分公司 技術質量部，北京 100141）

本文采用聚羧酸系高效減水劑，通過對硅灰、粉煤灰及礦渣粉不同組合的試驗研究，在不摻加硅灰的情況下，配制出成本低廉、工作性能良好的C80級自密實混凝土，并在工程中成功應用。

聚羧酸系高效減水劑；硅灰；自密實混凝土

0 前言

隨著信息化社會的發展，資源多元化利用以及人口的日益增多，有限的人類可利用資源變得更加珍貴。為了既能滿足人類的目前需要，又不損害子孫后代的利益和環境，高性能混凝土必然成為建筑業未來發展的趨勢。世界各大學派對高性能混凝土的定義都有各自的側重點：歐洲學派強調的是低水膠比條件下高強度、高耐久性的特點；日本學派強調的是良好的工作性能；我國學者則從發展的角度強調可持續發展與工業化生產。總之，高性能混凝土是一種高強度、高耐久性、高流動性、環保型、集約型的綠色混凝土，并已經被世界公認。本文通過天津市某工程的實際需要，研究并設計出一種順應社會發展需要，又滿足設計要求的C80高性能自密實混凝土。

1 C80自密實混凝土的試驗研究

1.1 試驗技術方案

參考《自密實混凝土應用技術規程》CECS 203-2006的要求，采用摻入硅灰和不摻入硅灰的4種分別雙摻粉煤灰、礦粉和單摻粉煤灰的技術方法，對比研究出一種既能滿足耐久性、工作性、強度等級的設計、施工要求，又節能環保、成本低廉的自密實混凝土。

1.2 原材料

水泥：唐山冀東P·O42.5R級水泥，28d抗壓強度50MPa。

砂子：河北新樂的天然砂，經篩分析屬Ⅱ區中砂，細度模數為2.8，含泥量0.8%，泥塊含量0.3%，表觀密度2.65×103kg/m3，堆積密度1500kg/m3。

石子：河北涿州的石灰巖碎石,粒徑5～20mm，含泥量0.6%，泥塊含量0.1%，針片狀含量4.5%，壓碎指標值7.9，表觀密度2.7×103kg/m3，堆積密度1650kg/m3。

粉煤灰：山東德州的I級粉煤灰，細度（45μm方孔篩的篩余量）9%，需水量比85%，燒失量3.2%。

外加劑：巴斯夫建材（北京）有限公司的聚羧酸ASTP高效減水劑，摻量2.0%，減水率>35%。

1.3 試驗及結果分析

表1 混凝土配合比及成本

混凝土配合比的設計原則是按照CCES 02-2004《自密實混凝土設計和施工指南》的要求進行的，根據混凝土設計強度、耐久性、工作性的要求綜合考慮。參考了FGF 55-2000《普通混凝土配合比設計規程》和JGJ T10-8 《混凝土泵送施工技術規程》，并根據混凝土原材料、混凝土運輸距離、混凝土泵與混凝土輸送管徑、泵送距離、氣溫等具體施工條件試配。經過試拌調整，選取4個混凝土配合比，分別測定其坍落度、擴展度、經時損失、倒坍落度流下時間、U型箱試驗高差、抗壓強度。混凝土配合比及成本見表1，混凝土工作性能及強度試驗結果見表2。

表2 混凝土工作性能及強度試驗結果

從表1可知：

配合比成本按高低順序依次為：4>3>2>1。摻硅灰的3、4要比不摻硅灰的1、2配合比成本高出100多元，且不摻硅灰中雙摻粉煤灰和礦粉的1要比單摻粉煤灰的2配合比成本還要低將近20元，明顯看出雙摻粉煤灰和礦粉的1配合比成本最低，而且與2、3、4配合比成本相差很大。圖1為成本對比圖。

從表2可知：

（1）4個配合比的坍落度、擴展度都滿足自密實混凝土應用技術規程的要求。坍落度、擴展度按大小順序依次為：2>1>4>3。總體上坍落度、擴展度的效果是：不摻硅灰的1、2要大于摻硅灰的3、4，因為硅灰具有顆粒細度高、比表面積大的表觀特點，導致混凝土的粘度提高，流動性降低；不摻硅灰的1和2中單摻粉煤灰的2要比雙摻粉煤灰和礦粉的1效果好，因為粉煤灰的形態效應和微集料效應，能良好的填充在水泥顆粒的空隙中，減少了填充水，并且其中的玻璃微珠有良好的潤滑作用，使水泥砂漿粘度和顆粒之間的摩擦力降低，水泥顆粒均勻分散，起到減水和增加流動性的作用。C80自密實混凝土擴展度試驗情況見圖2。

（2）4個配合比的擴展度經時損失都滿足施工要求。擴展度經時損失按大小順序依次為：3>4>1>2，總體上經時損失時間不摻硅灰的1、2要小于摻硅灰的3、4，不摻硅灰的1和2中單摻粉煤灰的2要比雙摻粉煤灰和礦粉的1經時損失更小。坍落度與擴展度的1h損失對比見圖3。

（3）倒坍落度流下時間按大小順序依次為：3>4>1>2。總體上倒坍落度流下時間不摻硅灰的1、2要小于摻硅灰的3、4，這是由于硅灰細度高，提高混凝土粘聚性；不摻硅灰的1和2中單摻粉煤灰的2要比雙摻粉煤灰和礦粉的1用時更少，這是因為粉煤灰顆粒形態——玻璃微珠結構改善了混凝土的流動性。

（4）U型箱試驗高差雖有差異但不明顯，U型箱試驗高差摻硅灰的3、4要大于不摻硅灰的1、2，說明主要是粘聚性的差別造成的，硅灰提高了混凝土的粘聚性，對混凝土的抗分離性能起到良好的作用。

（5）抗壓強度按大小順序依次為：7d、28d抗壓強度4>3>2>1。總體反映了摻硅灰的混凝土抗壓強度要大于不摻硅灰的混凝土，這是由于硅灰的高活性提高了混凝土的早期強度；不摻硅灰的混凝土中單摻粉煤灰的7d、28d抗壓強度大于雙摻粉煤灰礦粉的。摻硅灰的混凝土60d抗壓強度與不摻硅灰的混凝土比較接近，前者略高于后者，這說明了硅灰在提高混凝土后期強度方面貢獻較小。該試驗強度對比見圖4。

2 C80自密實混凝土的應用

由中國建筑工程總公司天津和黃地鐵廣場項目經理部承攬的位于天津市南京路與營口道交口的和記黃埔地鐵廣場工程，占地面積19600平方米，總建筑面積270000平方米。地下四層為核心筒結構，混凝土澆注方量3000m3,設計鋼筋量大且密集，按常規混凝土施工難度很大，整體混凝土澆注、振搗困難，不易填充，很容易出現“脫空”現象。本文針對該工程結構特殊需要，經過試配研究，采用雙摻粉煤灰、礦粉并加入聚羧酸高效減水劑的C80自密實混凝土配合比，既要保證混凝土的泵送、施工性能又要保證工程設計強度和耐久性要求。出站擴展度655mm，到場擴展度640mm，流動性、抗離析性、粘聚性良好，澆注后經及時養護，觀測結構外觀均未發現蜂窩、麻面、裂紋等現象，現場預留混凝土試件共30組，28d抗壓強度最高值96 MPa，最低值88 MPa，平均值為93MPa，混凝土的工作性及強度均滿足設計要求。核心筒實體結構效果見圖5。

圖5 核心筒實體結構照片

3 結論

（1）不摻硅灰的自密實混凝土在流動性、經時損失、填充性方面要優于摻硅灰的自密實混凝土，但摻硅灰的自密實混凝土在粘聚性、穩定性方面則更優。

（2）不摻硅灰的自密實混凝土在早期強度方面雖不及摻硅灰的自密實混凝土，但后期強度與摻硅灰的自密實混凝土基本相當。

（3）摻硅灰、單摻粉煤灰和雙摻粉煤灰、礦粉的混凝土工作性和強度均滿足C80自密實混凝土要求，而雙摻粉煤灰和礦粉的自密實混凝土成本最低，所以其綜合性價比最高。

（4）實際工程應用，證明了雙摻粉煤灰和礦粉的自密實混凝土在降低工程造價、提高混凝土性能方面的現實意義。

[1]CECS203:2006.自密實混凝土應用技術規程[S].

[2]JGJ/T 10-95.混凝土泵送施工技術規程[S].

[3]JGJ55-2000.普通混凝土配合比設計規程[S].

Experimental investigation and application of C80 self-compacting concrete

Xing Wen
(Department of Technology and Qualtly,The No.2 Branch Of Beijing Construction Engineering Group Concrete Co.,Ltd,Beijing,China)

Through the experiment of mixing silica fume, fly ash and scoria ash with high efficiency water reducing agent of polycarboxylate, it prepared an inexpensive and good workability C80 self-compacting concrete,which succeeded in construction.

high eff ciency water reducing agent of polycarboxylate;silica fume; self-compacting concrete

邢文（1982-），男，本科，北京市第二建筑工程有限責任公司混凝土分公司工程師。

[單位地址]北京市豐臺區小屯路53號（100141）