超高泵送C40混凝土研究與工程應用

趙日煦，龐二波，高飛，周文俊，陳超

（中建商品混凝土有限公司，湖北　武漢　430074）

超高泵送C40混凝土研究與工程應用

趙日煦，龐二波，高飛，周文俊，陳超

（中建商品混凝土有限公司，湖北武漢430074）

以超高泵送 C40 混凝土為研究對象，通過總膠凝材料用量、硅灰摻量、水膠比等參數調整進行漿體流動度與分層度對比試驗，確定總膠凝材料用量、水膠比以及硅灰在超高泵送 C40 漿體中的作用，進而在混凝土配合比中通過硅灰摻量對比試驗，確定工程應用配合比。總膠凝材料用量 450kg，硅灰摻量2%，水膠比 0.32 的混凝土，泵送高度250m，泵送平均壓力14.1MPa，超高泵送施工順利。

超高泵送；C40；流動度；分層度；泵送壓力

0　引言

隨著高層超高層建筑的興起，對混凝土的泵送施工提出了更高的要求，目前，在高層超高層建筑施工中，混凝土往往采用一泵到頂的施工方式[1]。低強度等級的混凝土在超高泵送施工中，往往由于自身膠凝材料用量低、混凝土包裹性不好、粘聚力不夠，在較高泵壓作用下出現漿骨分離，從而發生堵管甚至爆管現象，不僅影響泵送施工效率，同時對需要連續作業混凝土的質量產生一定隱患[2]。

因此，本文針對超高泵送低強度等級的 C40 混凝土進行試驗研究，提高混凝土的工作性、包裹性與勻質性，以保障低強度等級的 C40 混凝土超高泵送順利實施，并保障工程質量。

1　原材料與試驗方案

1.1原材料

結合武漢中心供應站點原材料特點及對超高泵送 C40 混凝土的特殊要求， 確定的原材料為：華新 P?O 42.5 水泥，檢測指標見表 1；陽邏 I 級粉煤灰，其細度為3.8%，需水量比為 92%；中建 S95 礦粉，其比表面積為 415m2/kg，7d 活性為 78%，28d 活性為 102%；細度模數2.3～2.7 的岳陽中粗河砂；5～20mm 連續級配石灰巖碎石；中建商品混凝土有限公司新型建材廠生產的 18% 固含量高性能聚羧酸減水劑；另外選擇了超細礦物摻合料硅灰，硅灰檢測指標見表2。

表1　水泥指標

表2　硅灰指標

1.2試驗方案

1.2.1硅灰對漿體性能影響

硬化混凝土可以看作由砂漿、粗集料、界面構成，新拌混凝土可以看作砂漿體和粗集料的二元體系[3]。混凝土的勻質性取決于砂漿體的勻質性和粗集料的沉降與否，當砂漿體勻質性好、稠度適宜時，可使分散于砂漿體中的粗集料不發生或少發生沉降，則表明混凝土的勻質性較好，因此，可采用砂漿體勻質性間接表征混凝土的勻質性優劣[4-5]。

由于 C40 混凝土膠凝材料少、漿骨比小、水膠比大，漿體稠度不足，包裹性不良，這些因素對超高泵送不利。為提高低強度等級 C40 混凝土的超高泵送性能，調整膠凝材料用量、水膠比、并采用超細粉料改善漿體包裹性及勻質性，采用硅灰可發揮其對漿體降粘增稠的功效[6]。

采用常規 C40 配合比與擬定的超高泵送 C40 配合比的膠凝材料用量、水膠比、相同硅灰摻量進行對比試驗，設計的砂漿配合比見表 3，砂漿體系分層度測試依據 JGJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》執行。

表3　砂漿體系配合比

1.2.2硅灰對 C40 混凝土性能影響

研究硅灰對漿體勻質性影響的基礎上，開展超高泵送C40 混凝土試配試驗，分別采用無硅灰、有硅灰膠凝材料體系試驗，對比硅灰及摻量對超高泵送低強度等級 C40 混凝土的工作性、勻質性、強度的影響，從而確定工作性好、勻質性好、強度增幅明顯的混凝土配合比進行工程應用。

2　結果與分析

2.1硅灰對漿體性能影響

硅灰對漿體性能影響的測試結果見表 4、圖 1 與圖2。

表4　漿體性能檢測結果　　　　　　　mm

圖1　硅灰摻量對流動度的影響

圖2　硅灰摻量對分層度的影響

從圖 1 和圖2 中可見，（1）當無硅灰摻入時，編號1與編號2 的漿體雖然流動度大，但出現離析泌水現象，而且這兩組漿體分層度大，這說明，在外加劑摻量一致時，無硅灰的漿體，對超高泵送而言質量控制難度較大；（2）對膠凝材料相同、水膠比相同的配合比，隨著硅灰摻量的增加，漿體流動度減小，說明隨著硅灰摻量增加，漿體稠度增大，流動性減弱；（3）從流動度上可見，總膠凝 450kg 水膠比 0.32 的流動度大于總膠凝 400kg 水膠比 0.38 的流動度，既表明總膠凝材料對流動度的影響，又表明在低膠凝材料混凝土中水膠比宜適當降低；（4）從分層度上可見，對低膠凝材料混凝土而言，水膠比對分層度的影響比超細粉料硅灰的影響大，總膠凝 450kg 水膠比 0.32 的漿體當硅灰摻量2% 時，分層度降低顯著，硅灰摻量 4% 時不分層，但流速慢，流動度偏小。

2.2硅灰對 C40 混凝土性能影響

根據2.1 節的分析，為了實現超高泵送低膠凝材料 C40混凝土較優的包裹性與勻質性，膠凝體系中必須引入超細粉料硅灰。采用總膠凝材料 450kg，水膠比 0.32，硅灰摻量分別為2%、4%、6% 進一步通過混凝土試配試驗，得出硅灰的適宜摻量。混凝土配合比見表 5，測試結果見表 6。

表5　混凝土配合比

從表 5 中可見，（1）混凝土坍落度、擴展度的規律性與漿體流動度規律性基本一致；（2）隨著硅灰摻量的增加，外加劑摻量相應提高，當硅灰摻量 6% 時，外加劑摻量顯著增加，但混凝土工作性仍難以改善，因為硅灰對外加劑吸附量較大，工作性變差；（3）從強度而言，三組配合比強度均滿足 C40 混凝土的要求；（4）編號 C-1 硅灰摻量2% 的初始工作性與 3h 損失后的工作性均較理想，強度富余充足，因此選用 C-1 配合比為工程應用配合比。

3　工程應用

試驗研究的低膠凝材料 C40 混凝土用于武漢中心樓板部位，目前 C40 混凝土泵送施工高度達250m 以上，泵送施工順利。混凝土出機工作性測試見圖 3，對泵送250m 高度的泵送壓力與攪拌壓力的記錄見圖 4。可見，混凝土出機工作性良好，泵送高度達250m 時泵送壓力平均為 14.1MPa，攪拌壓力平均值為 4.0MPa，混凝土可泵性良好。

圖3　混凝土出機工作性

圖4　泵送壓力與攪拌壓力

4　結語

（1）按照擬定配合比的膠凝材料用量、膠砂比、水膠比設計砂漿配合比，通過漿體工作性對比試驗，可有效判定膠凝材料用量、水膠比、膠凝材料組份、摻量對混凝土工作性與包裹性勻質性的影響規律。（2）低強度等級混凝土在摻入適量硅灰時，可提高混凝土的包裹性，降低泵壓作用下的漿骨分離，利于低膠凝材料混凝土的超高泵送施工。（3）采用硅灰摻量占膠凝材料總量2%，總膠凝材料 450kg，水膠比0.32 配制的 C40 低膠凝材料混凝土，在武漢中心200m 以上超高泵送混凝土施工中泵送順利，確保了工程施工質量。

[1] 毛志兵．高層與超高層建筑技術發展與研究[J]．施工技術，2012(12)：9-15，27.

[2] 陳陽．低膠凝材料用量自密實混凝土的研究[D]．廣州：華南理工大學，2012.

[3] 汪振雙. 架構混凝土基礎理論研究[D]．大連：大連理工大學，2011.

[4] 白雪梅，白永輝，張鳴．混凝土勻質性及其長期性能的關系研究[J]．山東建材，2008(10)：24-29.

[5] 高飛，龐二波，顧瑞，等．采用活性 TH 灰配制綠地中心C70 巨柱混凝土試驗與應用[J]．施工技術，2014(20)：10-13.

[6] 王海俠．普通強度混凝土高性能化的研究[D]．南京：河海大學，2005.

［通訊地址］湖北省武漢市東湖高新區華光大道 18 號高科大廈 16 樓 中建商品混凝土有限公司技術部（430072）

Experiment and Engineering Application of Concrete C40 in Super High Pumping

Zhao Rixu, Pang Erbo, Gao Fei, Zhou Wen Jun, Chen Chao
( China Construction Ready Mixed Concrete Co., Ltd., Wuhan430074)

With the super high pumping of C40 concrete as the research object, through the dosage of total cementitious material and silica fume and water cement ratio and other parameters adjustment, determined the effective of the amount of total cementitious material and silica fume and water cement ratio, and then determined concrete mix of the engineering application. Total cementitious materials dosage 450kg, silica fume quantity2%, 0.32 water cement ratio, height of pumping250m, average pump pressure 14.1MPa, ultrahigh pumping construction does well.

sump high pump; C40; fluidity; stratification; pumping pressure

趙日煦，碩士，工程師，中建商品混凝土有限公司華中分公司總工。