海港工程高性能混凝土摻合料選擇試驗研究

胡成

（上海松騰混凝土制品有限公司，上海 201617）

0 引言

根據 JTS 257—2—2012《海港工程高性能混凝土質量控制標準》標準規定，對于海港工程鋼筋混凝土和預應力混凝土結構，浪濺區應采用高性能混凝土，水位變動區和大氣區根據需要可采用高性能混凝土[1]。

標準規定浪濺區高性能混凝土的技術指標見表 1。

表1 混凝土技術指標

JTS 257—2—2012《海港工程高性能混凝土質量控制標準》規定：試驗用的混凝土試件，對摻加粉煤灰或粒化高爐礦渣粉的混凝土，應按標準養護條件下 56d 齡期的試驗結果評定[1]。JTJ 275—2000《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》規定：抗氯離子滲透性試驗用的混凝土試件應在標準條件下養護 28d，試驗應在 35d 內完成[2]。對摻加粉煤灰或粒化高爐礦渣粉的混凝土，可按 90d 齡期的試驗結果評定[2]。

兩個標準對于海港工程高性能混凝土技術指標要求一致，但是關于試件齡期要求并不一致，有 28d、56d、90d 齡期，可能導致混凝土抗氯離子滲透性評定不合格。本文主要探討對混凝土配合比設計，及混凝土試件齡期的選擇，判斷混凝土抗氯離子滲透性評定比較合理的齡期，選擇合適的摻合料品種及比例。

1 試驗原材料

（1）水泥：江蘇鶴林 P·O42.5 級，摻合料粉煤灰+礦粉摻量：5%+10%，C3A 含量 7.19%，其他物理化學性能見表 2，各項指標均符合 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》標準要求。

（2）粉煤灰：上海高熱實業有限公司新寶粉煤灰綜合利用廠 F 類 Ⅱ 級，其他物理化學性能見表 3，各項指標均符合 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標準中 F 類 Ⅱ 級要求。

表3 粉煤灰性能檢測結果

（3）礦粉：日照京華新型建材有限公司 S95級，其他物理化學性能見表 4，各項指標均符合 GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》標準中 S95 級要求。

表4 礦粉檢測結果

（4）外加劑：江蘇蘇博特 PCA?-Ⅰ聚羧酸高性能減水劑，勻質性指標見表 5，各項指標均符合 GB 8076—2008《混凝土外加劑》標準要求。

表5 聚羧酸高性能減水劑檢測結果

（5）硅灰：采用上海天凱微硅灰，比表面積19000m2/kg。

（6）骨料：粗骨料為湖州產碎石，級配 5～25mm，細骨料為福建砂，細度模數為 2.7 的中砂，其余性能指標均滿足 JTS 202—2011《水運工程混凝土施工規范》要求。

2 混凝土配合比與試驗方法

混凝土配合比坍落度設計 160～210mm；粉煤灰摻量為 15%、20%、25%，礦粉摻量為 15%、25%、20%、30%、35%、40%，硅灰摻量 6%、8%、10%，摻合料采用單摻及復摻，配合比參照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》、JTS 202—2011《水運工程混凝土施工規范》。水膠比固定采用 0.34，具體配合比見表 6。

試驗方法：高性能混凝土強度檢測按 JTJ 270—98《水運工程混凝土試驗規程》，抗氯離子性能用電通量表征，電通量檢測按照 JTS 202—2—2011《水運工程混凝土控制標準》。抗氯離子滲透性試件采用 φ95×50圓柱體，試件全部采用標準養護[2]。電通量測試儀器采用北京耐爾得儀器設備有限公司 NEL-PEU 型混凝土電通量測定儀進行試驗，通過 60V 恒定電壓 6h，測得的總電量值以庫侖為單位表示。

3 試驗結果與分析

力學性能及電通量值見表 7（由于不是必要檢測項目，C1～E5 組混凝土 90d 抗壓強度未檢測）。混凝土抗壓強度對比圖見圖 1。

表6 混凝土配合比 kg/m3

由圖 1 可知，在相同水膠比的情況下，不同摻合料對混凝土強度影響不同，粉煤灰的摻入對混凝土 28d 強度影響比較大，摻量越大，強度越低，隨著齡期的增長，混凝土強度也在增長；礦粉的摻入對 28d 強度也有一定影響，隨著齡期增長，強度增長也比較多，由于后期強度比純水泥強度高；硅灰的摻入對混凝土強度影響明顯。

混凝土抗氯離子滲透性能曲線圖見圖 2～6。

由圖 2 可知使用純水泥配制的混凝土電通量不能滿足海港工程高性能混凝土要求；單摻粉煤灰 28d、56d齡期混凝土電通量都大于 1000C，只有粉煤灰摻量為25%，90d 齡期的混凝土電通量小于 1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。

表7 力學性能及電通量值

由圖 3 可知單摻礦粉 28d 混凝土電通量都大于1000C，礦粉摻量小于 30%、56d 齡期混凝土電通量都大于 1000C，只有礦粉摻量大于 30%，56d 齡期或礦粉摻量大于等于 25%，90d 齡期的混凝土電通量小于1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。

由圖 4 可知單摻硅灰能減小混凝土電通量，摻量為8%、10%，28d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，硅灰摻量 6%、8%、10%，56d、90d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，都滿足海港工程高性能混凝土要求。

圖1 抗壓強度圖

圖2 單摻粉煤灰混凝土電通量

圖3 單摻礦粉混凝土電通量

圖4 單摻硅灰混凝土電通量

圖5 粉煤灰與礦粉復摻混凝土電通量

圖6 礦粉或粉煤灰與硅灰復摻混凝土電通量

由圖 5 可知復摻礦粉、粉煤灰 28d 齡期混凝土電通量都大于 1000C，90d 齡期混凝土電通量都小于1000C，粉煤灰摻量 20%、25%，復摻礦粉摻量大于15%、56d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。

由圖 6 可知粉煤灰與硅灰復摻 28d 齡期混凝土電通量都大于 1000C，56d、90d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，礦粉與硅灰復摻，28d、56d、90d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。

由圖 2～6 可知，試驗編號為 C2、C3、D8、E3、E4、E5 配合比 28d 齡期混凝土電通量小于 1000C；試驗編號為 B5、B6、C1、C2、C3、D4-D9、E1-E5 配合比 56d 齡期混凝土電通量小于 1000C；試驗編號為A3、B3-B6、C1、C2、C3、D1-D9、E1-E5 配合比 90d齡期混凝土電通量小于 1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。從圖中可以看出混凝土 28d 齡期電通量滿足要求不太容易，需要摻入 8%～10% 硅灰，或大量摻入礦粉和粉煤灰，或一定量的礦粉、粉煤灰和硅灰復摻才能滿足要求；粉煤灰摻量 25%，礦粉摻量 25%～40%，硅灰摻量 6%～10%，粉煤灰摻量 20% 和礦粉摻量15%～25% 復摻，粉煤灰摻量 15%～20% 或礦粉摻量15%～25% 和 6% 硅灰復摻，混凝土 56d 齡期電通量符合要求；混凝土 90d 齡期電通量大于 1000C 的混凝土粉煤灰或礦粉摻量不大于 20%，摻合料摻量過小不能滿足海港工程高性能混凝土要求。從試驗結果來看三種摻合料對混凝土電通量影響大小為硅灰＞礦渣＞粉煤灰，兩種復摻效果好于單摻，硅灰和礦粉復摻的效果明顯。

4 結論

（1）海港高性能混凝土需摻入大量摻合料，宜復摻摻合料，采用兩種或兩種以上摻合料，混凝土抗氯離子效果比較好。

（2）混凝土齡期不宜采用 28d，宜采用 56d 或90d，從工程驗收及經濟性綜合考慮，采用 56d 齡期對混凝土強度及抗氯離子滲透性驗收比較合適，對工程工期影響最小。

（3）粉煤灰摻量 20%～25%，礦粉摻量 20%～40%，硅灰摻量 6%～8%，復合摻量 50% 結果比較好。

（4）根據試驗結果采用粉煤灰摻量 20%，礦粉摻量 20% 的配合比應用于某軍用港口 C50 高性能混凝土施工，齡期采用 56d 齡期評定，結果強度和電通量全部滿足要求。