C80 高性能混凝土配制及專用外加劑研究

付海平

（北京金隅水泥節能科技有限公司，北京 102403）

1 緒論

隨著建設力度的加大，現代建筑物對混凝土的強度和耐久性提出了更高的要求，使得高強高性能混凝土迅速發展。

水泥與礦物摻合料的有效搭配，可以提升高強高性能混凝土的工作性能及耐久性，隨著對礦物摻合料的深入研究，微珠已經在生產實踐中大量使用，其對混凝土體系的填充作用，及在流態混凝土中起到滾珠效應，使混凝土更加松軟、流速加快，又使其結構更加致密，強度發展更好。

機制砂有一些缺點，如級配較差、顆粒粒形不好使拌制的混凝土和易性較差、需水量和水泥用量多、拌制的混凝土振動后易離析等[1]。有研究中指出機制砂中小于 0.08mm 石粉對混凝土拌合物性能的影響，認為石粉是一種惰性摻合料，顆粒細小，補充了混凝土中缺少的細顆粒，增大了固體表面積對水體積的比例，從而減少了泌水和離析，而且石粉和水泥及水形成的漿體增加了混凝土的漿量，從而改善了混凝土的和易性[2]。本文主要利用邯鄲地區現有原材料，兩種不同機制砂與天然砂混合搭配，與單獨使用天然砂進行了對比試驗，選擇合適的細骨料使用方案，配制出滿足各項性能指標的 C80高強高性能混凝土。

2 原材料情況

2.1 水泥

本研究選用邯鄲金隅太行水泥有限責任公司生產的P·O42.5 水泥，具體性能指標見表1。

表1 水泥主要性能指標

2.2 礦物摻合料

礦物摻合料的性能指標見表2。

表2 礦物摻合料主要性能指標

2.3 骨料

邯鄲地區的粗、細骨料，性能指標見表3，石子為5～16mm 連續粒級。

表3 粗、細骨料主要性能指標

2.4 外加劑

由于 C80 混凝土水膠比低，所以高強混凝土生產時具有粘性較大、需水量大、泵送性能差的特點，要選擇合適的外加劑，通過其優良的減水及降粘作用，釋放更多的自由水來改善其和易性，降低粘性[3]。本試驗將針對 C80 高強高性能混凝土的特點進行有針對性的外加劑研究。下面為試驗過程中所用到的功能性母液及相關配料：

（1）減水型母液：JY-TS-1-50，減水率 30%，含固量 50%。

（2）減水保坍型母液：JY-TS-2，緩釋效果良好，含固量 40%。

（3）降粘型母液：JY-JN-OZS，降粘效果良好，含固量 50%。

（4）緩凝劑 1：PS-HN-01 葡萄糖酸鈉。

（5）緩凝劑 2：PS-HN-05 磷酸類緩凝劑，緩凝保坍效果良好。

（6）引氣劑：PS-AE-01 復合型高性能表面活性劑，引氣性能良好。

3 C80 混凝土配合比的確定

3.1 配合比設計思路

根據 JGJ/T 281—2012《高強混凝土應用技術規程》中的要求，C80 混凝土水膠比宜為 0.26～0.28，膠材用量宜為 520～580kg/m3，砂率宜為 35%～42%，礦物摻合料宜為 25%～40%；硅灰摻量不宜大于 10%[4]。

3.2 配合比設計方案

根據邯鄲地區的地材情況及技術規程要求設計如表4 的配合比進行試配，固定膠凝材料總量、水膠比以及外加劑配方和摻量，主要進行砂率及砂子品種搭配的調整對比試驗，確定最適宜的砂率及砂子品種搭配方案。外加劑根據以往試驗經驗暫定按照表5 所示的配方 A-1進行前期配合比調整試驗。

表5 外加劑配方 kg/t

3.3 試驗結果及分析

根據表4 的設計方案進行了系列試驗，結果見表6。從試驗結果看，混凝土流速慢、發粘是共性的問題，倒提流空時間都較長，沒有達到很理想的效果。

但是從系列試驗過程中可以發現，變量中的砂率，42% 砂率的混凝土狀態優于 38% 砂率，從混凝土流速及粘度方面分析，天然砂與機制砂配合使用要優于單獨使用天然砂或者機制砂。

從表6 強度值結果得知，這批試驗 28 天強度未達到 115%，所以配合比在強度方面需要有較大調整，保證滿足 C80 強度要求。

3.4 配合比優化

為了使混凝土達到要求強度，下一步試驗的配比設計中從如下幾個方面進行調整：適當提高水泥用量，用到 390kg，粉料總量提高至 600kg，降低水膠比至0.22。

從混凝土流速和粘度角度考慮，為了提高 C80 混凝土工作性能，引入微珠替代粉煤灰，微珠具有良好的滾珠效應，可以在漿體中發揮填充和潤滑作用，會對混凝土體系粘度及流速有幫助。擬摻入量為 110kg，其他粉料進行相應增減。

表4 混凝土配合比設計方案 kg/m3

表6 試配混凝土的性能試驗結果

表7 調整后的混凝土配合比 kg/m3

表8 試驗結果

細骨料方面，從前期試配結果看，使用了機制砂的試塊強度明顯高于單純使用天然砂的配比，用細度模數為 1.7 的天然砂 2 與細度模數為 3.0 的機制砂 1 搭配使用，混凝土狀態要優于其他搭配形式的細骨料方案，且砂率高的要優于砂率低的。所以下一步試驗的細骨料調整方案為天然砂 2 配合機制砂 1，且砂率往上進行調整，用 42% 砂率和 46% 砂率進行試驗，配比見表7。外加劑配方不變，仍然用 A-1 外加劑進行試驗，結果見表8。

3.5 C80 混凝土配比確定

從本次試驗可以發現微珠的引入對混凝土的工作性改善很大，粘度及流速都相應的得到了優化，四組試驗中最好的是編號為 C-18 的配比，從強度角度說四組試驗 28 天強度都達到了 115% 以上，最高的是 C-18，所以從這些系列試配表現的工作性及強度發展情況，確定C-18 配比為最終的 C80 混凝土所用配比。

4 C80 混凝土專用外加劑的配制

4.1 配制思路

前面試配中 C80 混凝土雖然已經具備了高性能混凝土的工作性能，但是粘度、流速和保坍三個方面還是沒有達到最理想的狀態，可以通過外加劑的調整使之達到更優秀的狀態。聚羧酸減水劑可以通過將不同功能的母液復合到一起，共同發揮協同作用，使混凝土的工作性達到理想狀態。

4.2 外加劑配方設計方案

針對本次試驗，選用降粘型母液和保坍型母液與減水母液進行復配，加入保坍劑及引氣劑，配方見表9。

表9 C80 專用外加劑配方 kg/t

4.3 混凝土試配結果

試驗時使用編號為 C-18 混凝土配比進行外加劑的調整試驗，試驗結果如表10。

表10 外加劑調整試配結果

外加劑調整后，混凝土的流速和粘度都有所改善，隨著 JY-JN-OZS 降粘型母液的加入量增加，混凝土的粘度有明顯的降低，PS-HN-05 型保坍劑與 JY-TS-2 型保坍母液配合使用，有效解決了混凝土的損失問題，A-5 號配方，混凝土達到了 2 小時無損失的情況。排空時間與混凝土粘度有很大關系，A-5 配方混凝土粘度最小，所以它的排空時間最短。

從表10 的強度結果看，四組試驗的 28 天強度都已經滿足要求。

4.4 C80 混凝土專用外加劑配方確定

從試驗混凝土狀態描述及試塊強度結果看，外加劑編號為 A-5 的外加劑效果最佳，且混凝土強度也滿足要求，最終確定 C80 混凝土的配合比為編號 C18 配比，外加劑為編號 A-5 配方。

5 結論

機制砂與天然細砂混合搭配，調整合適的比例，要比單一使用效果好，可以配制出滿足施工泵送要求的C80 高強高性能混凝土。

配比中引入微珠，微珠的填充作用和滾珠效應更加有助于混凝土在較低水膠比條件下降低混凝土粘度，改善和易性，提高泵送效果。

（3）配制 C80 專用外加劑，可以明顯改善混凝土的工作性能，提高混凝土流動速度，降低混凝土經時損失。