舟山海洋文化藝術中心C40清水混凝土的研制及應用

劉壯軍 葉愛珍

1. 舟山廣昕混凝土預拌有限公司 浙江 舟山 316000；2. 舟山魯班尺建設工程檢測有限公司 浙江 舟山 316000

1 項目概況

舟山海洋文化藝術中心位于浙江省舟山市，總建筑面積約5.2萬㎡，平面最大尺寸186m×146m。局部設置地下室，地上部分為二至五層，主要結構形式有梁柱、板墻等構造形式，工程地處海風和海岸環境，設計服役壽命50年，所承擔的項目施工期限為2018年6月～2019年12月。根據設計要求，項目采用C40清水混凝土，要求混凝土表觀優良，無色差，無明顯可見氣泡，無有害裂縫。對此，本試驗進行了原材料選擇、混凝土配合比設計及生產質量控制等系列工作，實現了C40清水混凝土的成功供應。

2 原材料的選擇

2.1 水泥

試驗用為荻港海螺P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其物理性能指標見表1，滿足C40清水混凝土配制要求。

表1 海螺水泥物理性能指標

2.2 礦物摻和料

適宜的礦物摻和料可以改善清水混凝土工作性能，提高混凝土后期強度，對混凝土密實度及抗裂有利。張昆，劉偉等學者[1,2]分別研究了礦物摻和料單摻或復摻對清水混凝土的影響，并提出礦物摻和料的適宜摻量。

本項目采用煤灰和礦粉雙摻，煤灰來自舟山浪西電廠，為Ⅱ級粉煤灰，需水比為98%，含碳量為2.5%，45μm方孔篩余13%，28d活性指數70%。礦粉為張家港恒昌新型建材公司提供，為S95級礦粉，比表面積為435m2/kg。

2.3 集料

本項目所用細集料為經過水洗后的天然砂，細度模數為2.7，含泥量1.0%，泥塊含量為0%。粗骨料為連續級配，經過整形后的石子粒徑大小為5mm～25mm，壓碎值為8.0%，針片狀含量4.7%，24h吸水率0.5%。本料倉砂石控制指標滿足F50-2011《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50）規定和設計要求。

2.4 減水劑

由于項目施工面臨夏季高溫，同時又面臨春夏交替時溫差較大的難題，因此所使用的減水劑要求減水率高、敏感度、能滿足緩凝時間要求。目前生產所用外加劑為浙江同為建材提供的緩凝型高性能聚羧酸減水劑，淡黃色液體，減水率26%，含固量17.5%，推薦摻量為1.0%～3.0%，前期使用良好，可滿足清水混凝土配制要求。

2.5 阻銹劑

按照設計要求采用阻銹劑，由江蘇蘇博特新材料股份有限公司提供，為環保型復合氨基醇鋼筋阻銹劑，其通過吸附在鋼筋表面，可以隔離Cl-、O2等，抑制腐蝕電化學反應，根據廠家推薦，阻銹劑摻量為8kg/m3。

3 C40清水混凝土配合比設計

3.1 實驗方案設計

本項目要求混凝土工作性能良好，混凝土出機坍落度220～240mm，初始擴展度600～650mm，1.5h坍落度損失低于20mm，擴展度損失小于30mm。調整粉煤灰和礦粉比例、外加劑用量，使得混凝土出機坍落度為230±10mm，擴展度為620±20mm，配合比見表2。

表2 C40清水混凝土配合比及材料用量（kg/m3）

從表2可以看出，當單摻礦粉或煤灰時，達到相近坍落度時外加劑的用量均有所增加，其中單摻礦粉時外加劑摻量最高，礦粉和煤灰復摻時由于二者的顆粒級配互相補充，對混凝土和易性起到調節作用，外加劑用量有所降低，且礦粉摻比增加時外加劑用量略有提高。

3.2 清水混凝土工作性能及表觀性能測試

按照GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》，對原材料進行加水拌和，所測得的C40清水混凝土性能見表3。

表3 C40清水混凝土工作性能及表觀性能

表3結果可以看出，當粉煤灰單摻時，混凝土經時保坍能力較好，但含氣量較高，混凝土較黏，靜置過程中出現泌水，且拆模后的混凝土表觀存在水波紋，表觀性能較差，這是因為適量粉煤灰的“滾珠效應”可以提高混凝土流動性[3]，但粉煤灰用量過高時對水分形成包裹，阻礙了自由水的流動，過量煤灰易形成泌水通道，體現為混凝土拆模后外觀性能較差。單摻礦粉后含氣量下降，但混凝土保坍能力下降，倒坍排空時間延長，黏度增加，從而使得外界空氣更易滲入，形成大徑氣孔。當煤灰和礦粉雙摻時，混凝土顆粒級配得到改善，填充性能提高[4]，使得混凝土經時保坍能力提高，混凝土含氣量也下降，倒坍排空時間縮短，和易性的改善帶來了拆模后的混凝土表觀性能提高。

3.3 混凝土強度和耐久性能測試

按照GB/T 50081-2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》成型100mm×100mm×100mm混凝土試件，測定混凝土標準養護條件下的3d、7d 、28d的抗壓強度。

C40清水混凝土電通量和線性收縮測試參照GB/T 50082-2019《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行，測試結果見表4。

表4 C40清水混凝土抗壓強度和耐久性測試結果

表4結果表明，單摻粉煤灰和礦粉都會對混凝土3d和7d抗壓強度造成不良影響，當二者復摻后，能夠充分發揮協同效應，混凝土抗壓強度得到持續增長，當粉煤灰摻量為40kg/m3、礦粉摻量70kg/m3，混凝土各齡期強度發展最好。單摻粉煤灰或礦粉時混凝土電通量值均較高，復摻后混凝土填充作用增強，致密度提高，從而使得混凝土電通量下降，當粉煤灰摻量為40kg/m3、礦粉摻量70kg/m3時，混凝土28d電通量最低。單摻粉煤灰或礦粉都使得混凝土收縮值增大，二者復摻可以有效抵抗

混凝土收縮帶來的影響，當粉煤灰和礦粉摻量分別為40kg/m3、70kg/m3時混凝土收縮值最低。

3.4 現場試驗

結合前期試驗結果，選用粉煤灰摻量為40kg/m3、礦粉70kg/m3進行雙摻，經過試生產，出機坍落度235mm，擴展度630mm，倒提排空時間12s，1.5h后坍落度225mm，擴展度600mm，倒提排空時間15s，澆筑后拆模良好。

圖1 舟山海洋文化藝術中心C40清水混凝土施工效果圖

4 結束語

通過試驗確定粉煤灰和礦粉雙摻，加入專用外加劑和阻銹劑，完成了C40清水混凝土的性能測試，通過科學組織生產、嚴格原材料進場驗收、嚴格施工管控，使得C40清水混凝土生產和施工得以順利進行。