C60自密實混凝土模擬施工性能檢測

吳翔，劉輝，孫琳，王松亮

（1. 徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100；2. 鹽城市響水中聯(lián)水泥有限公司，江蘇 鹽城 224600）

0 前言

隨著現(xiàn)代社會建筑需求的提高，建筑物向著超高層、地下深層、大跨度等方向不斷發(fā)展；其中混凝土作為主要建筑材料，對其工作性能、力學性能、耐久性能提出了更高的要求。高性能自密實混凝土因其施工方便、無噪聲污染、抗壓強度高、抗變形能力強、密度大、孔隙率低等優(yōu)點，在超高層建筑、大跨度橋梁等工程中的應用越來越廣泛[1,2]。

高性能自密實混凝土性能優(yōu)越，但是對生產(chǎn)配合比設(shè)計、原材料質(zhì)量控制、生產(chǎn)過程控制、現(xiàn)場澆筑與養(yǎng)護等環(huán)節(jié)的要求更加嚴格[3,4]，因此在實際生產(chǎn)中，應根據(jù)原材料狀況、現(xiàn)場施工要求與條件等進行模擬試驗，并依據(jù)試驗結(jié)果指導實際生產(chǎn)。

針對某大型工程 C60 自密實混凝土，根據(jù)原材料檢測結(jié)果與施工需求設(shè)計配合比，試驗室進行混凝土試配，依據(jù)試配結(jié)果進行試生產(chǎn)，到達現(xiàn)場后模擬實際施工條件進行泵送并澆筑成型。現(xiàn)場預支兩個 2.1m×2.1m×3m 的立方柱，澆筑時在混凝土內(nèi)埋入溫度感應計，感應計沿垂直于中心位置對稱分布。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

（1）水泥：P·Ⅱ52.5R，淮海中聯(lián)水泥有限公司，28 天抗壓強度 58.8MPa，標準稠度需水量 26.8%；

（2）粉煤灰：Ⅰ級，國華徐州發(fā)電有限公司，細度 7.5%，燒失量 2.3%，需水量比 91%；

（3）礦粉：S95 級，徐鋼集團， 28 天活性指數(shù)102%；

（4）砂：Ⅱ區(qū)中砂，長江，細度模數(shù) 2.7，含泥量1.5%；

（5）石：5～25mm 碎石，徐州茅村，含泥量0.2%，壓碎值指標 3.6%；

（6）外加劑：PCA-1 高性能聚羧酸減水劑，江蘇蘇博特新材料股份有限公司，減水率 19.0%；

（7）水：市政自來水。

1.2 試驗方法

參照 GB /T 50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法》和 GB /T 50081《普通混凝土力學試驗方法》檢測試配混凝土和試生產(chǎn)混凝土的性能，混凝土抗壓試件尺寸為 100mm×100mm×100mm。通過埋入混凝土立方柱內(nèi)的溫度感應計，采集混凝土溫度變化數(shù)據(jù)。

2 混凝土理論配合比試配結(jié)果

2.1 混凝土理論配合比

根據(jù)原材料及施工需求設(shè)計 C60 高性能自密實混凝土配合比。配合比如表 1 所示。

表1 C60 高性能自密實混凝土理論配合比

2.2 混凝土理論配合比試配結(jié)果

取生產(chǎn)用原材料，按照理論配合比進行試配，攪拌量 25L，檢測混凝土拌合物工作性能；成型 100mm×100mm×100mm 混凝土抗壓試塊 2 組，標準條件下養(yǎng)護 7d 和 28d，檢測抗壓強度。試驗結(jié)果如表 2 所示。

表2 混凝土理論配合比試配結(jié)果

結(jié)果表明，混凝土拌合物初始坍落度良好，經(jīng)時損失較小；坍落擴展度 2.5 小時后仍在 660mm 以上，且與 J 環(huán)擴展度的差值小于 50mm；混凝土抗壓強度高，達到設(shè)計要求；此理論配合比滿足施工需求，可以用于生產(chǎn)。

3 混凝土試生產(chǎn)結(jié)果及分析

3.1 混凝土生產(chǎn)配合比

本次試驗生產(chǎn) 3 車共 27 方混凝土，根據(jù)當天砂、石含水率及級配變化確定生產(chǎn)配合比，如表 3 所示。第1 車混凝土出機坍落度較小，保持水膠比不變調(diào)整外加劑摻量，以保證混凝土拌合物工作性能滿足現(xiàn)場施工要求。

表3 混凝土生產(chǎn)配合比

從生產(chǎn)過程來看，混凝土實際生產(chǎn)與試驗室試配結(jié)果存在一定差距，其原因是實際生產(chǎn)所用的原材料批次較大，質(zhì)量在一定范圍內(nèi)波動；因此實際生產(chǎn)時應根據(jù)混凝土拌合物的狀態(tài)及時調(diào)整配合比。

3.2 混凝土拌合物的工作性能

本次試生產(chǎn)的 3 車混凝土分別取樣檢測初始狀態(tài)及出機后 2.5 小時混凝土拌合物的坍落度與擴展度。

表4 顯示了在不同外加劑摻量下混凝土拌合物的工作性能隨時間的變化。隨著外加劑摻量的增加，混凝土拌合物的工作性能得到明顯改善。第 1 車混凝土拌合物初始坍落度及擴展度較小且損失較大，澆筑時混凝土流動性較差，終凝后構(gòu)件表面孔隙較多；提高外加劑摻量后第 2 車和第 3 車混凝土拌合物初始狀態(tài)良好，其中第2 車混凝土與第 3 車相比坍落度及擴展度損失略大；兩車均滿足施工要求，澆筑時混凝土流動性好，終凝后構(gòu)件表面平整光滑。

表4 不同外加劑摻量混凝土工作性能檢測結(jié)果

3.3 混凝土的力學性能

本次試驗生產(chǎn) 3 車混凝土，每車取樣成型 2 組100mm×100mm×100mm 抗壓試塊，標準條件下養(yǎng)護7d 和 28d，檢測抗壓強度。檢測結(jié)果如表 5 所示。

表5 不同外加劑摻量混凝土抗壓強度檢測結(jié)果

結(jié)果表明，外加劑摻量變化對混凝土抗壓強度幾乎沒有影響。因此原材料質(zhì)量出現(xiàn)波動時，可以保持水膠比不變適量調(diào)整外加劑摻量，以改善混凝土拌合物工作性能。

3.4 混凝土的溫度變化

混凝土中膠凝材料遇水后出現(xiàn)水化反應，產(chǎn)生水化熱，使混凝土構(gòu)件溫度變化。根據(jù)環(huán)境條件與施工需求，需要對混凝土構(gòu)件的溫度變化進行控制。

表6 顯示了混凝土拌合物溫度隨時間的變化。如表所示，隨著時間變化，膠凝材料水化反應不斷進行，混凝土拌合物溫度上升；實際生產(chǎn)時混凝土攪拌量遠高于試驗室試配的攪拌量，混凝土拌合物的溫度更高，升溫速度更快。

表6 混凝土拌合物溫度變化

混凝土澆筑 24 小時后拆模，用塑料薄膜包裹構(gòu)件進行養(yǎng)護，通過埋入的溫度感應計檢測混凝土構(gòu)件的溫度變化情況，檢測結(jié)果如圖 1 所示。

從圖中可以看出：混凝土終凝后，膠凝材料的水化反應繼續(xù)進行，產(chǎn)生的大量水化熱使混凝土構(gòu)件的溫度迅速上升[5]，約 32 小時后溫度到達最高，之后混凝土構(gòu)件溫度開始逐漸降低，至 12 天時基本與環(huán)境溫度相當；混凝土構(gòu)件的中心位置溫度最高，沿垂直于中心方向至兩端溫度逐漸降低；感應器的位置越靠近混凝土構(gòu)件的兩端，檢測結(jié)果受環(huán)境因素影響越大。

4 結(jié)論

（1）混凝土的實際生產(chǎn)情況與試驗室的試配結(jié)果存在一定差異，實際生產(chǎn)時應根據(jù)原材料質(zhì)量波動情況及時調(diào)整配合比，保證混凝土工作性能滿足現(xiàn)場施工要求。

（2）混凝土拌合物的工作性能較差時，可以在保持水膠比不變的基礎(chǔ)上適當調(diào)整外加劑摻量，能夠明顯改善混凝土拌合物工作性能且對混凝土的力學性能幾乎沒有影響。

（3）高性能自密實混凝土膠凝材料用量較多，膠凝材料水化產(chǎn)生的大量水化熱使混凝土溫度升高，進行配合比設(shè)計時應對此情況考慮，尤其大體積混凝土更應注意控制混凝土構(gòu)件的溫度變化。

圖1 混凝土構(gòu)件溫度變化

[1] 黃尊紅，周茗如．高強高性能混凝土設(shè)計的理論和方法探討[J]．甘肅科學學報，2004,16(4): 95-98．

[2] 魯永蒼，杜國凱．自密實混凝土的應用[J]．科技創(chuàng)新導報，2015,(7): 72．

[3] 郭呈皓．淺談自密實混凝土的特點及應用[J]．科技信息，2010,(19): 709．

[4] 郭珍．高強高性能混凝土技術(shù)推廣應用探討[J]．新疆石油教育學院學報，2003,7(2): 129-130．

[5] 崔強，王棟民，閻培渝．膠凝材料組成對高強混凝土早期溫升的影響[J]．混凝土雜志，2014,3: 1-3．