無外摻料、C50級高強泵送混凝土的配制及施工

摘要：以柳州市陽和特大橋施工為例，闡述在不摻加外摻料的前提下選用優質原材料，合理摻用高效減水劑，采用最優砂率配制出較低水泥用量的C50級高強泵送混凝土并通過工程實踐證明，施工中混凝土可泵性良好，具有良好的流動性、粘聚性及保水性，混凝土強度值均符合設計要求。

關鍵詞：外摻料、C50高強混凝土，泵送， 配合比，設計，施工

前言：

C50及C50以上強度等級的高強混凝土尤其是泵送混凝土的配制時即要滿足強度要求—采用低水灰比，同時又要求混凝土具有大流動性以滿足泵送施工順利進行，通常情況下我們在配合比設計時均考慮利用雙摻技術，即摻加一定量的高效減水劑和礦物細摻料如粉煤灰或硅灰，以同時滿足混凝土在低水灰比的條件下具有大流動性和良好的工作性。我單位承建的柳州市陽和特大橋地處柳州市郊，該橋為大跨度后張法預應力連續梁，梁體混凝土設計強度等級為C50，施工工藝要求泵送。由于柳州當地Ⅰ級粉煤灰缺乏，Ⅱ級粉煤灰質量極不穩定，如從外地購進粉煤灰成本過高，因此我們組織專職人員進行了無外摻料、C50級高強泵送混凝土配合比設計，指導施工。

一.配合比設計

1.原材料選擇

1.1水泥

柳州建筑市場對P.O52.5 水泥需求量較小，再結合大橋工地實際情況，通過對采用P.O52.5及P.O42.5兩種水泥進行綜合成本計算，發現差別很小，且采用后者較前者更有利于施工，所以我們選用質量穩定的柳州魚峰牌P.O42.5旋窯水泥，該水泥性能指標見表1。

1.2粗、細骨料

（1）砂：選用柳州靜蘭砂場及柳州融水砂場中砂。其技術指標如下。

（2）石子: 由于箱梁配筋密，泵管直徑為125mm，，我們選用柳州太陽村石場采用緩破方式生產的5～31.5mm連續級配碎石，該碎石母巖為石灰巖，質地堅硬，級配良好，且碎石顆粒呈球形，針片狀含量少，符合《混凝土結構工程質量驗收規范》GB50204—2002及《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T10-95要求。其技術指標見表3

1.3外加劑的選擇

通過市場調研及初步試拌，我們選用KD—2及AF—2兩種緩凝高效減水劑。考慮泵送距離較遠及砼澆注時間較長等因素，我們夏季要求緩凝時間在8～12小時。結合本單位混凝土生產工藝，均選用液體減水劑。其基本性能見表4。

在相同原材料、等稠度的條件下用兩種減水劑進行對比試驗，其結果如下。

由于兩種減水劑價格相同，由試驗結果可以看出采用AF-2較KD-2更經濟。在試驗過程中我們發現使用KD-2拌制的混凝土有輕微離析現象及泌水現象。而用AF-2拌制的混凝土工作性良好，坍落度經時損失小，在等稠度的條件下強度高于KD-2拌制的混凝土強度。所以我們選用AF-2進行試配。

由于該工程施工箱梁時泵送距離達近400多米（水平換算距離），因此我們設計配合比時將坍落度定為180～220mm，要求混凝土拌合物具有良好的工作性。由于砂率對混凝土拌合物的工作性有較大影響：若混凝土砂率過小則可能導致混凝土拌合物的粘聚性及保水性較差而導致泵送困難；如砂率過大，骨料的空隙率及總表面積增加，在一定數量的水泥漿的條件下，混凝土拌合物會顯得干稠同樣也將導致混凝土施工時泵送困難。砂率的選擇即能影響混凝土拌合物的工作性，又能影響混凝土的水泥用量，因此，合理選擇砂率至關重要。在選擇砂率時，我們采用試驗法，在水泥用量及用水量均相同的條件下，減水劑摻量按生產廠家推薦的適宜摻量的±0.1%分別拌制五組不同砂率的混凝土拌合物，每組砂率值相差2%，試驗時測定每組混凝土得坍落度值，并同時檢驗其粘聚性及保水性。以含砂率值為橫坐標，坍落度值為縱坐標繪制曲線圖。見圖1 及圖2所示

由于砂率過大時混凝土流動性較小，砂率過小時混凝土因砂漿不足流動性也較小。因此，圖上出現的坍落度極大值所對應的砂率即為最佳砂率。在試驗過程中我們發現當減水劑摻量為2.2%時，混凝土拌合物工作性良好。由此我們得出靜蘭中砂及融水中砂的最佳砂率分別為38%及40%，減水劑的最佳摻量為水泥質量的2.2%。

我們用求得的最優砂率和最優減水劑摻量對兩種砂所拌制的混凝土進行對比，結果見表6

從表6的數據我們可以看出，采用靜蘭中砂拌制的混凝土強度偏低，且強度標準差較大。而用融水中砂拌制的混凝土3天強度達到配制強度的75.5%、設計強度的90.6%，7天達到配制強度的86.3%、設計強度的103.6％。在試驗中發現融水中砂拌制的混凝土粘聚性、保水性良好，10s時相對壓力泌水率S10=18%～22%，可泵性良好。

2.配合比確定

理論配合比確定后，我們用該配合比進行6次重復試驗，其結果如下:

從重復試驗結果可以看出該配合比強度值穩定，變異系數小。由于工程應用時的生產施工條件與試驗室各種條件存在差異，而試驗條件差異對高強混凝土強度影響特別敏感。因此設計配合比時我們留有較大的強度富余量以彌補生產施工條件不同所產生的影響。

二.施工

受條件限制，該工程在混凝土配合比設計時不能用外摻料取代部分水泥。由于高強度和大坍落度要求，水灰比小、水泥用量大，混凝土拌合物較普通泵送混凝土粘性大。在這種條件下進行泵送施工，一般不會因混凝土離析產生泵堵問題。但由于混凝土粘性增加，增加了阻力，使泵送產生困難。要求對混凝土坍落度嚴格控制。尤其夏季氣溫高，為了保證順利施工，我們在施工時采取如下措施：

1.原材料進場進行嚴格檢驗。符合要求方可使用。為了保證混凝土質量及順利施工，對骨料的含泥量、泥塊含量及級配進行嚴格控制。

2.夏季施工時盡量選擇在夜間或每日氣溫較低的時間進行，同時要求生產廠家將減水劑的緩凝時間延長。

3.施工前對骨料進行灑水降溫，以降低混凝土出倉溫度，減少因溫度過高引起的混凝土水分蒸發過快、坍落度損失大等問題的產生。泵送施工時用麻袋覆蓋泵管，澆水保持泵管濕潤。

4.氣溫過高時采用減水劑后摻法以獲得良好的泵送效果。

5.混凝土凝結后應及時覆蓋麻袋澆水養護。對于低水灰比混凝土，外界潮濕養護是保證混凝土充分水化的最好途徑。

通過對在箱梁施工現場抽取的標準試件在標準條件下養護28天的抗壓強度數據分析，我們發現強度標準差較小，平均強度值均在55MPa以上，工地同條件養護試件28天平均強度均在53MPa以上。施工順利，澆注二千多立方混凝土沒有造成堵泵現象。

三．結論：

通過對當地商品混凝土調查發現：其C50級泵送混凝土水泥采用P.O42.5，用量均在460～480kg/m3外摻料摻量在35～50 kg/m3，坍落度為180～220㎜，砂率為35%～38%。由此，我們可以得出：

1.在不使用外摻料的條件下配制C50級高強泵送混凝土時，選用優質粗細骨料，采用緩凝高效減水劑，砂率控制在40%左右是可行的。

2.須注意細骨料宜選用細度模數在2.7以上的潔凈中粗砂，砂率不能過高，否則因砂率過高導致水泥及用水量增加使混凝土過粘，造成泵送困難。

3.施工中應注意對混凝土的及時養護，以保證混凝土質量。

四、參考文獻：

[1]《混凝土技術》劉秉京 北京 人民交通出版社 2004年

[2] 《混凝土泵送施工技術規程》 JGJ/T10—95

[3] 《建筑材料》 高瓊英 武漢工業大學出版社 1984年

[4] 《高強高性能預拌泵送混凝土原材料的優選》 劉恒偉 浙江省建筑科學設計研究院 2000年