C100 高強高性能混凝土的配制技術

鄭應生，凌 金，周堂貴，魏洪鋼，葉明壟

ZHENG Yingsheng1，LING Jin2，ZHOU Tanggui1，WEI Honggang2，YE Minglong1

(1.杭州華力建材有限公司，浙江 杭州310008;2.浙江華威混凝土有限公司，浙江 杭州310008)

1 概 述

隨著城市建設的發展和施工技術的進步，超高層、大跨度現代建筑不斷涌現，從而對混凝土的強度和耐久性能提出了更高的要求，促進了混凝土技術向高強、流態、耐久性等高性能方向發展。同時，這既代表了混凝土技術的發展方向，也代表一個城市的工程建設水平。如今，高強高性能混凝土在杭州得到越來越多的應用。為適應建筑需求，混凝土科學技術水平不斷提高，C60—C70 混凝土已經成為通用混凝土，許多結構開始使用C100 及更高強度等級的混凝土，因此研究開發C100 混凝土具有重要意義。

2 C100 等級高強高性能混凝土擬達到的主要技術指標

2.1 混凝土拌合物工作性能指標

混凝土坍落度、擴展度:230/550;混凝土排空時間＜20 s;

混凝土坍落度中邊差＜30 mm;混凝土保塑時間3 h。

2.2 混凝土強度要求

強度驗收評定應符合國家標準《混凝土強度檢驗評定標準(GB 50107—2010)》的規定。

2.3 混凝土耐久性指標等級

參照《混凝土耐久性檢驗評定標準(JGJ/T 193—2009)》《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法標準(GB/T 5082—2009)》并結合本工程結構特點。

3 配制C100 高強高性能混凝土研究的主要關鍵因素

低水膠比所需的優質原材料如下:

水泥:選用P.Ⅱ52.5 海螺水泥;

外加劑:選擇高性能外加劑的標準以達到減水率高、分散性好，滿足混凝土和易性好且具有3 h 以上保塑功能;

礦渣粉:主要作用是改善混凝土的工作性，故選擇礦渣粉應以堿性為好;

粉煤灰:選用SiO2和Al2O3含量高的粉煤灰，使其活性指數、顆粒填充效應發揮更佳;

硅灰:選用硅灰顆粒細小、比表面積大、SiO2含量高，具有較高的火山灰活性者;

粗集料:選擇高強、致密、級配合理、粒型良好、粒徑小于20 mm、質地均勻堅固的潔凈碎石。

4 C100 強度試配

多組分礦物摻合料合理組合匹配，以提升水泥石及其與集料的界面強度。多組分礦物摻合具有特殊的技術效應，可用以下兩個方面反映復合組分對混凝土性能的貢獻。一是通過對混凝土單位用水量的影響來體現復合組分的作用。當混凝土用水量確定時，除外加劑能降低單位用水量，合理匹配的復合礦物摻合料也具有較強的減水作用。它可以使混凝土單位用水量進一步減水，水膠比進一步降低。二是通過強度貢獻來反映復合摻合料的作用。以下試驗使用超細磨礦粉(礦粉的比表面積800 m2/kg)。

4.1 不同水膠比的混凝土拌合物性能與強度

不同水膠比的混凝土配合比見表1，不同水膠比的混凝土拌合物性能與強度見表2。

4.2 不同礦粉摻量的混凝土拌合物性能與強度

不同礦粉摻量的混凝土配合比見表3，不同礦粉摻量的混凝土拌合物性能與強度見表4。

表1 不同水膠比的混凝土配合比

表2 不同水膠比的混凝土拌合物性能與強度

表3 不同礦粉摻量的混凝土配合比

表4 不同礦粉摻量的混凝土拌合物性能與強度

根據上述影響和配制試驗結果看:

(1)采用水膠比0.22～0.23 所配制的28 d 抗壓強度均可達到所要求的配制強度，且水膠比在0.22以下坍落度時間容易過長。

(2)進行3、7、14、28、60 d 抗壓強度試驗，其強度發展規律為:混凝土在14 d 前強度增長迅速，14～28 d 增長緩慢。

5 C100 混凝土配合比

C100 混凝土配合比見表5。

6 C100 高強高性能混凝土試生產

6.1 拌合物性能

拌合物性能見表6。

表5 C100 混凝土配合比

表6 拌合物性能

6.2 混凝土力學性能

C100 混凝土運輸到施工現場后，同時留置了3、7、28、60 d 邊長100 mm ×100 mm 立方體試件。28 d 分送法定檢測機構進行抗壓強度檢測，自留試件進行不同齡期的試壓。根據檢測報告提供的28 d抗壓強度，數據進行統計分析評定。C100 高強高性能混凝土結果見表7、表8。

表7 公司自留試件檢測強度評定(換算系數0.93，齡期28 d)

表8 法定檢測機構強度評定(換算系數0.93，齡期28 d)

法定檢測機構芯樣強度:一共取芯10 個，最低值為104. 3 MPa，最高值為116 MPa，平均值為110 MPa。

7 混凝土耐久性試驗

7.1 混凝土早期收縮試驗曲線

混凝土早期收縮試驗曲線見圖1。

圖1 混凝土早期收縮試驗曲線圖

本試驗對混凝土自初凝開始進行收縮變形測試——非接觸法測試收縮形變。本試驗方法的測試數據采用計算機自動采集處理。

7.2 抗滲性能

為驗證C100 混凝土的抗滲性能，按照標準試驗方法進行試驗抗滲等級達到P20 時，滲水高度為5～10 mm。

7.3 混凝土抗氯離子滲透

采用電通量法，C100 混凝土實測電通量為68C。

7.4 混凝土碳化性能

C100 混凝土碳化實測值見表9。

表9 C100 混凝土碳化實測值

7.5 混凝土抗凍性能

抗凍性能試驗:采用快凍法，抗凍融試驗箱符合《混凝土抗凍試驗設備(JG/T243—2009)》規定，C100 混凝土不同循環次數的質量損失率和相對動彈性模量實測值見表10。

表10 C100 混凝土質量損失率和相對動彈性模量實測值

8 結 語

(1)C100 高強高性能混凝土的配制要注重膠凝材料的合理組成和匹配，使膠凝材料得以連續微級配，以提升膠凝體系的界面粘結能力，調動水泥、活性礦物摻合料和混凝土外加劑的協同作用。

(2)采用P. Ⅱ52.5 水泥可以配制C100 高強、高性能混凝土，所用粗集料必須選用粒形好、針片狀含量少、壓碎指標小于5%、粒徑不大于20 mm 的潔凈碎石。

(3)不同養護條件對C100 高強高性能混凝土的養護影響顯著，試件最好采用水中養護。

(4)要重視C100 高強高性能混凝土的強度檢驗評定和耐久性能的評定是否符合設計規定和相關要求。