C60 高性能混凝土的研究

班日光 庾明鋒

（廣州天達混凝土有限公司）

廣州東塔位于珠江新城J-2、J-3 地塊，主塔是一個復雜的超高層結構，主樓結構采用混凝土核心筒+巨型框架+伸臂桁架的多重受力體系。其中外框鋼管混凝土柱內混凝土等級為C80(B5-L68)，鋼板墻內混凝土首層至L31 層為C80 混凝土，L32 至L34 層為C70 高性能混凝土，L35 層至屋頂剪力墻為C60 混凝土，高度范圍為160m～530m。

由于C80 混凝土技術經過近一年的實踐應用，已非常成熟，C70 混凝土在C80 基礎上相關技術問題也得到相應的解決。目前重點是解決C60 高層混凝土泵送問題，而高層混凝土的泵送施工，在保證混凝土質量的前提下，主要是改善并提高混凝土的工作性，包括坍落度、粘聚性、和易性等。為此，我司制訂了如下C60 混凝土試配方案。

1 高層混凝土泵送原材料要求

⑴水泥

硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥。

⑵粗骨料

粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比：泵送高度在50m以下時，碎石不宜大于1:3.0；泵送高度在50 至100m之間時，不大于1:4.0；泵送高度在100m 以上時，不大于1:5.0[1]。由于該項目高度較高，泵管直徑為125mm，因此碎石粒徑控制25mm 以內。

粗骨料應采用連續級配，高層泵送混凝土針片狀含量不宜大于7%，因為針片狀顆粒含量對混凝土可泵性影響很大，當針片狀顆粒含量多和碎石級配不好時，輸送管彎頭處的管壁往往易磨損或爆裂，針片狀一旦橫在輸送管中，即造成堵管現象。

⑶細骨料

砂宜選用中砂，通過0.315mm 篩孔的砂含量不宜低于15%[1]。

⑷摻合料

混凝土摻合料主要有粉煤灰、粒化高爐礦渣、硅粉以及微珠等。它們摻入到混凝土中，能顯著改善混凝土的各項性能。

微珠是一種新型超微粉體，是經過獨特工藝從優質粉煤灰中精選出來的一種超細粉體產品。具有活性高、質輕、耐高低溫、耐腐蝕、耐磨、抗壓強度高、流動性好、熱穩定性好，無毒等優異性能，因此特別適合高層混凝土泵送性能的改善。其中該項目C80 混凝土就摻有60Kg/m3的微珠，混凝土各項性能得到明顯改善，至今澆注混凝土已超2 萬立方，質量穩定，深受各方好評。

⑸外加劑

外加劑的選擇至關重要，因為混凝土工作性能，如和易性、保水性、保塑性等，主要靠外加劑進行調整。好的外加劑，是解決混凝土工作性的重要手段。

⑹水

選用自來水。

根據以上要求，我司在參考C80、C70 混凝土所用材料的基礎上，選用表1 中的材料做為C60 混凝土的原材料。

表1

2 混凝土配合比要求

混凝土配合設計除滿足強度及耐久性要求外，還必須考慮到混凝土的可泵性要求。

⑴混凝土壓力泌水率S10 不宜超過40%[2]；

⑵坍落度：在100m 以上時，≥200mm；

⑶坍落度損失：2 小時≤30mm；

⑷水灰比：≤0.3；

⑹膠凝材料用量：≥500Kg/m3；

⑺含氣量：≤4%。

根據C80、C70 混凝土經驗及結合該項目實際需要，制訂C60 高層泵送混凝土技術要求，如表2。

表2

3 混凝土試配結果分析

在保證總膠凝材料不變的前提下，對各組分進行調整，具體配方如表3 所示。

表3

各組分對混凝土強度影響。

⑴微珠對混凝土強度影響，如表4。

表4

由表4 上分析可知，在保證總膠凝材料不變的前提下，混凝土強度隨微珠的增加而增加，但增加量不大；另用20 微珠時，強度稍高，主要是配方設計時，水泥用量偏大之故。

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⑵微珠對混凝土工作性影響，如表5。

由表5 統計可知，混凝土的流動性隨著微珠的摻量增加而增大，微珠摻量大，其坍落度損失小，流動性好。沒有微珠的混凝土，其工作性能較差。

表5

⑶水泥用量對混凝土強度影響，如表6。

表6

由表6 統計可知，隨著水泥增加，混凝土強度也稍有增加，但在水泥用量在320 時，強度稍有下降，主要是摻合料偏低，后期強度增長慢的緣故。

⑷外加劑對混凝土工作性能的影響，如表7。

表7

由表7 統計可知，柯杰外加劑性能質量比較穩定，混凝土和易性、流動性好，而博眾外加劑性能波動比較大，不利于混凝土質量控制。

⑸碎石針片狀對混凝土工作性能的影響。

我們選用了普通混凝土碎石和反擊破碎石進行比較，（同一配方）其主要性能指標如表8。

表8

其主要區別是壓碎指標及針片狀含量不同，如表9。

表9

由表9 統計可知，普通碎石的流動性明顯比反擊破碎石差。如果用普通碎石生產高層泵送混凝土，將產生很大的不良影響，主要原因是普通碎石粒形有棱有角，相互間搭配遇阻力，而反擊破碎石粒形較圓，相互間阻力較小，故做出的混凝土流動性較好。

4 配方的確定

根據以上結論，我司初步確定了以下混凝土配方：

水泥用量在280～300 之間，微珠用量在40～60 之間。具體如表10。

表10

5 配方的篩選

由于以上配方的混凝土工作性能及強度能保證滿足質量及施工要求，現在主要考慮的是混凝土的收縮開裂問題：

針對以上配方進行了混凝土收縮試驗，其結果如表11。

根據表11 分析，混凝土收縮隨著水泥用量的增加而增加，因此考慮到混凝土的收縮情況，我司決定采用02 配方進行大批量試驗。并與甲方、監理、施工單位一起進行了大機試拌試驗，其3d、7d、28d 強度都比較理想具體如表12。因此，該配方是成熟、可行、可靠的。

表11（單位：萬)

表12

工作性能如表13。

表13

6 結論

根據以上統計分析，我們可總結出以下幾點結論：

⑴柯杰外加劑性能好于博眾；

⑵隨著微珠用量的增大，混凝土工作性能越好；在一定范圍內，強度隨著微珠用量的增大而增大；

⑶在一定范圍內，隨著水泥用量增大，混凝土強度也隨著增大；

⑷反擊破碎石比普通碎石能明顯改善混凝土的工作性，包括和易性、流動性等。

使用微珠和優質粉煤灰配制C60 高性能混凝土可行可靠，和易性好，泌水率小，收縮率小，完全能夠適應超高層泵送施工的需要。