關(guān)于大流動(dòng)性高強(qiáng)混凝土的研究及應(yīng)用

蘇金鳳（廣西鼎昌盛混凝土有限公司，廣西　南寧　530027）

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關(guān)于大流動(dòng)性高強(qiáng)混凝土的研究及應(yīng)用

蘇金鳳（廣西鼎昌盛混凝土有限公司，廣西南寧530027）

隨著我國建筑業(yè)的飛速發(fā)展，除了對混凝土的強(qiáng)度有了更高的要求之外，對混凝土拌合物的流動(dòng)度也有一定的要求，實(shí)際上，流動(dòng)度與強(qiáng)度本就是自相矛盾的一對，高強(qiáng)大流動(dòng)更是使這一矛盾激化了，本文主要研究大流動(dòng)性高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用。

超細(xì)活性材料；大流動(dòng)行；高強(qiáng)混凝土；高效減水劑

大流動(dòng)性高強(qiáng)混凝土的產(chǎn)生主要是基于傳統(tǒng)混凝土已經(jīng)無法滿足當(dāng)下時(shí)代和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，對傳統(tǒng)混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀的研究，對應(yīng)用大流動(dòng)性高強(qiáng)混凝土具有現(xiàn)實(shí)意義。

1　傳統(tǒng)混凝土面臨的挑戰(zhàn)

普通混凝土是以石、砂為骨料，以硅酸鹽類水泥為膠結(jié)材料，距今已有200年左右的歷史，普通混凝土由于其獨(dú)有的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性，在建筑領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，其使用范圍之廣，用量之大，是眾多改造世界的材料之一。

然而，隨著建筑業(yè)的深入發(fā)展，傳統(tǒng)混凝土的耐久性、流動(dòng)性和強(qiáng)度已經(jīng)無法滿足建筑行業(yè)的發(fā)展需求?，F(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向是重載、高聳、大跨，對混凝土的強(qiáng)度有非常高的要求；工程施工的現(xiàn)代化就表示預(yù)拌的商品混凝土的使用會(huì)越來越頻繁，即澆筑混凝土和混凝土泵輸送的有效使用就需要保持混凝土拌合物的流動(dòng)性較大，這里特指其和易性；隨著世界人口的不斷增長，人們對生存空間的需求也日益增長，在這種嚴(yán)酷的環(huán)境條件下，要保持混凝土的耐久性、高強(qiáng)度以及流動(dòng)性就至關(guān)重要了。

因此，現(xiàn)代混凝土的高耐久性、大流動(dòng)性、高強(qiáng)度等特點(diǎn)會(huì)逐漸取締傳統(tǒng)混凝土，這是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的趨勢。

2　流動(dòng)性與混凝土的矛盾

眾所周知，就普通混凝土而言，其用水量的多少在一定程度上決定了其拌合物流動(dòng)性的大小。通常來講，用水量與流動(dòng)性是成正比關(guān)系，即混凝土的流動(dòng)性會(huì)隨著用水量的增加而增強(qiáng)，但是在這種情況下無法保證混凝土的強(qiáng)度；混凝土強(qiáng)度的大小主要是取決于用水量W與水泥用量C的比值大小，即W/C的比值越小，混凝土強(qiáng)度越高。在確定水泥用量的前提下，W/C的比值小就表示降低了用水量，那么混凝土的流動(dòng)性也就會(huì)隨之下降，這就是混凝土流動(dòng)性與強(qiáng)度的矛盾關(guān)系。通常情況下，在保持W/C比值較低的情況下，調(diào)和這種矛盾常用的方法就是使水泥用量大幅增加，這樣可以避免發(fā)生流動(dòng)性降低的情況。用大量的水來提高流動(dòng)性，用大量的水泥來降低W/C的比值，這種做法是非常不科學(xué)，也是不可取的。因?yàn)檫@種混凝土的水泥含量過高，其強(qiáng)度的增長并不是無上限的，甚至還有可能帶來負(fù)面的影響，降低混凝土固有的性能，大量的水和水泥的使用無疑也會(huì)增加經(jīng)濟(jì)造價(jià)。再者說，如果一味地強(qiáng)調(diào)W/C較低的比值，反而會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，例如表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土的W/C比值小，其中會(huì)產(chǎn)生很多不密實(shí)的氣孔；混凝土的W/C比值大，其中反而會(huì)更加密實(shí)。

表1　W/C與強(qiáng)度的超常關(guān)系

就現(xiàn)階段的科學(xué)技術(shù)而言，只有混凝土減水劑可以有效地統(tǒng)一混凝土的流動(dòng)性和強(qiáng)度的矛盾關(guān)系。在混凝土當(dāng)中使用減水劑，可以在保證一定用水量的基礎(chǔ)上，使混凝土的流動(dòng)性有所提高；亦或者是保持混凝土的流動(dòng)性不變的情況下，使混凝土的用水量有所降低，從而實(shí)現(xiàn)W/C比值下降，提高混凝土強(qiáng)度。大量的生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)研究均可以證實(shí)這一點(diǎn)，筆者親自測得的諸多數(shù)據(jù)亦可以證明這一點(diǎn)，見表2～3。在混凝土拌合物中使用減水劑可以提高其流動(dòng)性，但是根據(jù)減水劑的不同品種、不同使用方法、不同的質(zhì)量，其減水率的高低也會(huì)有所差異，有的時(shí)候其相差甚大。

表2　減水劑對流動(dòng)性的提高

表3　幾種國產(chǎn)高效減水劑的減水率（砂漿）

3　超細(xì)活性材料使流動(dòng)性和強(qiáng)度的矛盾激化

在施工的過程中，現(xiàn)代混凝土的重要標(biāo)志就是其具有較大的流動(dòng)度，例如，在10cm以上的坍落度等，混凝土在硬化之后具有較高的強(qiáng)度，例如，60MPa，甚至100MPa以上的抗壓強(qiáng)度。有人甚至對此大膽預(yù)測，在國外某些發(fā)達(dá)國家或地區(qū)，到本世紀(jì)末其商品混凝土的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到200MPa。

通過筆者大量的實(shí)踐以及諸多資料考證得到結(jié)論，截止到目前，主要是通過降低W/C的比值來實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)混凝土或高強(qiáng)混凝土，也可以叫低用水量和摻加諸如水淬高爐礦渣、粉煤灰、硅粉等在內(nèi)的超細(xì)火星材料。其中在眾多的活性材料當(dāng)中，最有效的就是硅粉，甚至有學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)混凝土強(qiáng)度超過C80的時(shí)候，唯一可以獲得高強(qiáng)混凝土的途徑就是摻加硅粉。

作為一種工業(yè)副產(chǎn)品，硅粉主要的獲得途徑就是煙道靜電收塵，是一種平均粒徑在0.1μm左右的非晶體SiO2微粒，就水泥的總重量而言，盡管在混凝土中摻加硅粉的量僅僅是其10～15%，但是由于硅粉的顆粒非常細(xì)，在摻入混凝土之后，其較大的比表面積會(huì)增加混凝土拌合物的需水性，如果沒有增加用水量，無疑就會(huì)降低拌合物的流動(dòng)性，情節(jié)嚴(yán)重的甚至?xí)斐苫炷涟韬衔餆o法密實(shí)成型，在這種情況下，也就無從體現(xiàn)硅粉的重要作用。所以，在W/C比值較低的情況下，必須同時(shí)使用硅粉和減水劑。而且，如果想要獲得良好的流動(dòng)性，一般的減水劑是無法實(shí)現(xiàn)的，只有采用高效減水劑才可以。大量研究實(shí)驗(yàn)表明，國產(chǎn)高效減水劑可以增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，甚至高達(dá)100MPa，這很簡單，但同時(shí)又要保證混凝土具有良好的流動(dòng)性，這就并不那么容易了。在部分試驗(yàn)結(jié)果中，見表4，7組試驗(yàn)中僅有一組的坍落度達(dá)到了最大值12cm，這一組的混凝土的活性材料摻量最低，為5%，W/C比值最大，為0.35，減水劑摻量最高，為2.5%，28d強(qiáng)度為80MPa；7組試驗(yàn)中同樣只有一組的28d強(qiáng)度達(dá)到了最高值91MPa，這一組的混凝土W/C比值較小，為0.30，活性材料摻量最高，為15%，但是其拌合物的坍落度只有7cm。就我國現(xiàn)階段的實(shí)際情況來看，泵送混凝土對坍落度的最低要求是 8～11cm，既要獲得超高強(qiáng)、高強(qiáng)混凝土，同時(shí)又要保證其良好的流動(dòng)性，還需要不斷地努力。希望相關(guān)廠家和單位可以不斷地生產(chǎn)、研究高效外加劑，使減水劑的效率大大提高。

表4　混凝土強(qiáng)度與流動(dòng)性試驗(yàn)

綜上所述，隨著建筑領(lǐng)域現(xiàn)代化進(jìn)程的加劇，混凝土兼具較高強(qiáng)度和良好流動(dòng)性是未來發(fā)展的趨勢。用水量、水泥用量的提高，以及在混凝土中使用普通減水劑等方法只能解決混凝土流動(dòng)性和強(qiáng)度的一般性矛盾，在這種情況下，混凝土強(qiáng)度不超過C70，流動(dòng)性坍落度不超過8cm。此外，高效減水劑的有效應(yīng)用因摻加超細(xì)活性材料可以使混凝土拌合物具有較強(qiáng)的流動(dòng)度，硬化之后又可以切實(shí)增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

4　結(jié)束語

高效減水劑的有效應(yīng)用對于大流動(dòng)性高強(qiáng)混凝土的配置起到了至關(guān)重要的作用，作為現(xiàn)代混凝土必不可少的組成部分之一，減水劑是混凝土改性的重要技術(shù)手段和方法。在混凝土中摻加少量高效減水劑，既可以降低用水量和水灰比，同時(shí)也可以使混凝土強(qiáng)度有所提高。

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2016-3-27

TU528

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2095-2066（2016）14-0115-02