關于大流動性高強混凝土的研究及應用

蘇金鳳（廣西鼎昌盛混凝土有限公司，廣西　南寧　530027）

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關于大流動性高強混凝土的研究及應用

蘇金鳳（廣西鼎昌盛混凝土有限公司，廣西南寧530027）

隨著我國建筑業的飛速發展，除了對混凝土的強度有了更高的要求之外，對混凝土拌合物的流動度也有一定的要求，實際上，流動度與強度本就是自相矛盾的一對，高強大流動更是使這一矛盾激化了，本文主要研究大流動性高強混凝土的應用。

超細活性材料；大流動行；高強混凝土；高效減水劑

大流動性高強混凝土的產生主要是基于傳統混凝土已經無法滿足當下時代和經濟發展的需求，對傳統混凝土的應用現狀的研究，對應用大流動性高強混凝土具有現實意義。

1　傳統混凝土面臨的挑戰

普通混凝土是以石、砂為骨料，以硅酸鹽類水泥為膠結材料，距今已有200年左右的歷史，普通混凝土由于其獨有的經濟性和技術性，在建筑領域中被廣泛應用，其使用范圍之廣，用量之大，是眾多改造世界的材料之一。

然而，隨著建筑業的深入發展，傳統混凝土的耐久性、流動性和強度已經無法滿足建筑行業的發展需求?，F代工程結構的發展方向是重載、高聳、大跨，對混凝土的強度有非常高的要求；工程施工的現代化就表示預拌的商品混凝土的使用會越來越頻繁，即澆筑混凝土和混凝土泵輸送的有效使用就需要保持混凝土拌合物的流動性較大，這里特指其和易性；隨著世界人口的不斷增長，人們對生存空間的需求也日益增長，在這種嚴酷的環境條件下，要保持混凝土的耐久性、高強度以及流動性就至關重要了。

因此，現代混凝土的高耐久性、大流動性、高強度等特點會逐漸取締傳統混凝土，這是順應時代發展的趨勢。

2　流動性與混凝土的矛盾

眾所周知，就普通混凝土而言，其用水量的多少在一定程度上決定了其拌合物流動性的大小。通常來講，用水量與流動性是成正比關系，即混凝土的流動性會隨著用水量的增加而增強，但是在這種情況下無法保證混凝土的強度；混凝土強度的大小主要是取決于用水量W與水泥用量C的比值大小，即W/C的比值越小，混凝土強度越高。在確定水泥用量的前提下，W/C的比值小就表示降低了用水量，那么混凝土的流動性也就會隨之下降，這就是混凝土流動性與強度的矛盾關系。通常情況下，在保持W/C比值較低的情況下，調和這種矛盾常用的方法就是使水泥用量大幅增加，這樣可以避免發生流動性降低的情況。用大量的水來提高流動性，用大量的水泥來降低W/C的比值，這種做法是非常不科學，也是不可取的。因為這種混凝土的水泥含量過高，其強度的增長并不是無上限的，甚至還有可能帶來負面的影響，降低混凝土固有的性能，大量的水和水泥的使用無疑也會增加經濟造價。再者說，如果一味地強調W/C較低的比值，反而會降低混凝土的強度，例如表1的實驗結果表明，混凝土的W/C比值小，其中會產生很多不密實的氣孔；混凝土的W/C比值大，其中反而會更加密實。

表1　W/C與強度的超常關系

就現階段的科學技術而言，只有混凝土減水劑可以有效地統一混凝土的流動性和強度的矛盾關系。在混凝土當中使用減水劑，可以在保證一定用水量的基礎上，使混凝土的流動性有所提高；亦或者是保持混凝土的流動性不變的情況下，使混凝土的用水量有所降低，從而實現W/C比值下降，提高混凝土強度。大量的生產實踐和試驗研究均可以證實這一點，筆者親自測得的諸多數據亦可以證明這一點，見表2～3。在混凝土拌合物中使用減水劑可以提高其流動性，但是根據減水劑的不同品種、不同使用方法、不同的質量，其減水率的高低也會有所差異，有的時候其相差甚大。

表2　減水劑對流動性的提高

表3　幾種國產高效減水劑的減水率（砂漿）

3　超細活性材料使流動性和強度的矛盾激化

在施工的過程中，現代混凝土的重要標志就是其具有較大的流動度，例如，在10cm以上的坍落度等，混凝土在硬化之后具有較高的強度，例如，60MPa，甚至100MPa以上的抗壓強度。有人甚至對此大膽預測，在國外某些發達國家或地區，到本世紀末其商品混凝土的抗壓強度可以達到200MPa。

通過筆者大量的實踐以及諸多資料考證得到結論，截止到目前，主要是通過降低W/C的比值來實現超高強混凝土或高強混凝土，也可以叫低用水量和摻加諸如水淬高爐礦渣、粉煤灰、硅粉等在內的超細火星材料。其中在眾多的活性材料當中，最有效的就是硅粉，甚至有學者認為，當混凝土強度超過C80的時候，唯一可以獲得高強混凝土的途徑就是摻加硅粉。

作為一種工業副產品，硅粉主要的獲得途徑就是煙道靜電收塵，是一種平均粒徑在0.1μm左右的非晶體SiO2微粒，就水泥的總重量而言，盡管在混凝土中摻加硅粉的量僅僅是其10～15%，但是由于硅粉的顆粒非常細，在摻入混凝土之后，其較大的比表面積會增加混凝土拌合物的需水性，如果沒有增加用水量，無疑就會降低拌合物的流動性，情節嚴重的甚至會造成混凝土拌合物無法密實成型，在這種情況下，也就無從體現硅粉的重要作用。所以，在W/C比值較低的情況下，必須同時使用硅粉和減水劑。而且，如果想要獲得良好的流動性，一般的減水劑是無法實現的，只有采用高效減水劑才可以。大量研究實驗表明，國產高效減水劑可以增強混凝土的強度，甚至高達100MPa，這很簡單，但同時又要保證混凝土具有良好的流動性，這就并不那么容易了。在部分試驗結果中，見表4，7組試驗中僅有一組的坍落度達到了最大值12cm，這一組的混凝土的活性材料摻量最低，為5%，W/C比值最大，為0.35，減水劑摻量最高，為2.5%，28d強度為80MPa；7組試驗中同樣只有一組的28d強度達到了最高值91MPa，這一組的混凝土W/C比值較小，為0.30，活性材料摻量最高，為15%，但是其拌合物的坍落度只有7cm。就我國現階段的實際情況來看，泵送混凝土對坍落度的最低要求是 8～11cm，既要獲得超高強、高強混凝土，同時又要保證其良好的流動性，還需要不斷地努力。希望相關廠家和單位可以不斷地生產、研究高效外加劑，使減水劑的效率大大提高。

表4　混凝土強度與流動性試驗

綜上所述，隨著建筑領域現代化進程的加劇，混凝土兼具較高強度和良好流動性是未來發展的趨勢。用水量、水泥用量的提高，以及在混凝土中使用普通減水劑等方法只能解決混凝土流動性和強度的一般性矛盾，在這種情況下，混凝土強度不超過C70，流動性坍落度不超過8cm。此外，高效減水劑的有效應用因摻加超細活性材料可以使混凝土拌合物具有較強的流動度，硬化之后又可以切實增強混凝土的強度和耐久性。

4　結束語

高效減水劑的有效應用對于大流動性高強混凝土的配置起到了至關重要的作用，作為現代混凝土必不可少的組成部分之一，減水劑是混凝土改性的重要技術手段和方法。在混凝土中摻加少量高效減水劑，既可以降低用水量和水灰比，同時也可以使混凝土強度有所提高。

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2016-3-27

TU528

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2095-2066（2016）14-0115-02