C60自密實(shí)混凝土模擬施工性能檢測(cè)

吳翔，劉輝，孫琳，王松亮

（1. 徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100；2. 鹽城市響水中聯(lián)水泥有限公司，江蘇 鹽城 224600）

0 前言

隨著現(xiàn)代社會(huì)建筑需求的提高，建筑物向著超高層、地下深層、大跨度等方向不斷發(fā)展；其中混凝土作為主要建筑材料，對(duì)其工作性能、力學(xué)性能、耐久性能提出了更高的要求。高性能自密實(shí)混凝土因其施工方便、無(wú)噪聲污染、抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、密度大、孔隙率低等優(yōu)點(diǎn)，在超高層建筑、大跨度橋梁等工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1,2]。

高性能自密實(shí)混凝土性能優(yōu)越，但是對(duì)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、原材料質(zhì)量控制、生產(chǎn)過(guò)程控制、現(xiàn)場(chǎng)澆筑與養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的要求更加嚴(yán)格[3,4]，因此在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)原材料狀況、現(xiàn)場(chǎng)施工要求與條件等進(jìn)行模擬試驗(yàn)，并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

針對(duì)某大型工程 C60 自密實(shí)混凝土，根據(jù)原材料檢測(cè)結(jié)果與施工需求設(shè)計(jì)配合比，試驗(yàn)室進(jìn)行混凝土試配，依據(jù)試配結(jié)果進(jìn)行試生產(chǎn)，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后模擬實(shí)際施工條件進(jìn)行泵送并澆筑成型。現(xiàn)場(chǎng)預(yù)支兩個(gè) 2.1m×2.1m×3m 的立方柱，澆筑時(shí)在混凝土內(nèi)埋入溫度感應(yīng)計(jì)，感應(yīng)計(jì)沿垂直于中心位置對(duì)稱(chēng)分布。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1 原材料

（1）水泥：P·Ⅱ52.5R，淮海中聯(lián)水泥有限公司，28 天抗壓強(qiáng)度 58.8MPa，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量 26.8%；

（2）粉煤灰：Ⅰ級(jí)，國(guó)華徐州發(fā)電有限公司，細(xì)度 7.5%，燒失量 2.3%，需水量比 91%；

（3）礦粉：S95 級(jí)，徐鋼集團(tuán)， 28 天活性指數(shù)102%；

（4）砂：Ⅱ區(qū)中砂，長(zhǎng)江，細(xì)度模數(shù) 2.7，含泥量1.5%；

（5）石：5～25mm 碎石，徐州茅村，含泥量0.2%，壓碎值指標(biāo) 3.6%；

（6）外加劑：PCA-1 高性能聚羧酸減水劑，江蘇蘇博特新材料股份有限公司，減水率 19.0%；

（7）水：市政自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)方法

參照 GB /T 50080《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》和 GB /T 50081《普通混凝土力學(xué)試驗(yàn)方法》檢測(cè)試配混凝土和試生產(chǎn)混凝土的性能，混凝土抗壓試件尺寸為 100mm×100mm×100mm。通過(guò)埋入混凝土立方柱內(nèi)的溫度感應(yīng)計(jì)，采集混凝土溫度變化數(shù)據(jù)。

2 混凝土理論配合比試配結(jié)果

2.1 混凝土理論配合比

根據(jù)原材料及施工需求設(shè)計(jì) C60 高性能自密實(shí)混凝土配合比。配合比如表 1 所示。

表1 C60 高性能自密實(shí)混凝土理論配合比

2.2 混凝土理論配合比試配結(jié)果

取生產(chǎn)用原材料，按照理論配合比進(jìn)行試配，攪拌量 25L，檢測(cè)混凝土拌合物工作性能；成型 100mm×100mm×100mm 混凝土抗壓試塊 2 組，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù) 7d 和 28d，檢測(cè)抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

表2 混凝土理論配合比試配結(jié)果

結(jié)果表明，混凝土拌合物初始坍落度良好，經(jīng)時(shí)損失較?。惶鋽U(kuò)展度 2.5 小時(shí)后仍在 660mm 以上，且與 J 環(huán)擴(kuò)展度的差值小于 50mm；混凝土抗壓強(qiáng)度高，達(dá)到設(shè)計(jì)要求；此理論配合比滿足施工需求，可以用于生產(chǎn)。

3 混凝土試生產(chǎn)結(jié)果及分析

3.1 混凝土生產(chǎn)配合比

本次試驗(yàn)生產(chǎn) 3 車(chē)共 27 方混凝土，根據(jù)當(dāng)天砂、石含水率及級(jí)配變化確定生產(chǎn)配合比，如表 3 所示。第1 車(chē)混凝土出機(jī)坍落度較小，保持水膠比不變調(diào)整外加劑摻量，以保證混凝土拌合物工作性能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

表3 混凝土生產(chǎn)配合比

從生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，混凝土實(shí)際生產(chǎn)與試驗(yàn)室試配結(jié)果存在一定差距，其原因是實(shí)際生產(chǎn)所用的原材料批次較大，質(zhì)量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)；因此實(shí)際生產(chǎn)時(shí)應(yīng)根據(jù)混凝土拌合物的狀態(tài)及時(shí)調(diào)整配合比。

3.2 混凝土拌合物的工作性能

本次試生產(chǎn)的 3 車(chē)混凝土分別取樣檢測(cè)初始狀態(tài)及出機(jī)后 2.5 小時(shí)混凝土拌合物的坍落度與擴(kuò)展度。

表4 顯示了在不同外加劑摻量下混凝土拌合物的工作性能隨時(shí)間的變化。隨著外加劑摻量的增加，混凝土拌合物的工作性能得到明顯改善。第 1 車(chē)混凝土拌合物初始坍落度及擴(kuò)展度較小且損失較大，澆筑時(shí)混凝土流動(dòng)性較差，終凝后構(gòu)件表面孔隙較多；提高外加劑摻量后第 2 車(chē)和第 3 車(chē)混凝土拌合物初始狀態(tài)良好，其中第2 車(chē)混凝土與第 3 車(chē)相比坍落度及擴(kuò)展度損失略大；兩車(chē)均滿足施工要求，澆筑時(shí)混凝土流動(dòng)性好，終凝后構(gòu)件表面平整光滑。

表4 不同外加劑摻量混凝土工作性能檢測(cè)結(jié)果

3.3 混凝土的力學(xué)性能

本次試驗(yàn)生產(chǎn) 3 車(chē)混凝土，每車(chē)取樣成型 2 組100mm×100mm×100mm 抗壓試塊，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)7d 和 28d，檢測(cè)抗壓強(qiáng)度。檢測(cè)結(jié)果如表 5 所示。

表5 不同外加劑摻量混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

結(jié)果表明，外加劑摻量變化對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響。因此原材料質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，可以保持水膠比不變適量調(diào)整外加劑摻量，以改善混凝土拌合物工作性能。

3.4 混凝土的溫度變化

混凝土中膠凝材料遇水后出現(xiàn)水化反應(yīng)，產(chǎn)生水化熱，使混凝土構(gòu)件溫度變化。根據(jù)環(huán)境條件與施工需求，需要對(duì)混凝土構(gòu)件的溫度變化進(jìn)行控制。

表6 顯示了混凝土拌合物溫度隨時(shí)間的變化。如表所示，隨著時(shí)間變化，膠凝材料水化反應(yīng)不斷進(jìn)行，混凝土拌合物溫度上升；實(shí)際生產(chǎn)時(shí)混凝土攪拌量遠(yuǎn)高于試驗(yàn)室試配的攪拌量，混凝土拌合物的溫度更高，升溫速度更快。

表6 混凝土拌合物溫度變化

混凝土澆筑 24 小時(shí)后拆模，用塑料薄膜包裹構(gòu)件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，通過(guò)埋入的溫度感應(yīng)計(jì)檢測(cè)混凝土構(gòu)件的溫度變化情況，檢測(cè)結(jié)果如圖 1 所示。

從圖中可以看出：混凝土終凝后，膠凝材料的水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，產(chǎn)生的大量水化熱使混凝土構(gòu)件的溫度迅速上升[5]，約 32 小時(shí)后溫度到達(dá)最高，之后混凝土構(gòu)件溫度開(kāi)始逐漸降低，至 12 天時(shí)基本與環(huán)境溫度相當(dāng)；混凝土構(gòu)件的中心位置溫度最高，沿垂直于中心方向至兩端溫度逐漸降低；感應(yīng)器的位置越靠近混凝土構(gòu)件的兩端，檢測(cè)結(jié)果受環(huán)境因素影響越大。

4 結(jié)論

（1）混凝土的實(shí)際生產(chǎn)情況與試驗(yàn)室的試配結(jié)果存在一定差異，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)應(yīng)根據(jù)原材料質(zhì)量波動(dòng)情況及時(shí)調(diào)整配合比，保證混凝土工作性能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

（2）混凝土拌合物的工作性能較差時(shí)，可以在保持水膠比不變的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)整外加劑摻量，能夠明顯改善混凝土拌合物工作性能且對(duì)混凝土的力學(xué)性能幾乎沒(méi)有影響。

（3）高性能自密實(shí)混凝土膠凝材料用量較多，膠凝材料水化產(chǎn)生的大量水化熱使混凝土溫度升高，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)此情況考慮，尤其大體積混凝土更應(yīng)注意控制混凝土構(gòu)件的溫度變化。

圖1 混凝土構(gòu)件溫度變化

[1] 黃尊紅，周茗如．高強(qiáng)高性能混凝土設(shè)計(jì)的理論和方法探討[J]．甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2004,16(4): 95-98．

[2] 魯永蒼，杜國(guó)凱．自密實(shí)混凝土的應(yīng)用[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015,(7): 72．

[3] 郭呈皓．淺談自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)及應(yīng)用[J]．科技信息，2010,(19): 709．

[4] 郭珍．高強(qiáng)高性能混凝土技術(shù)推廣應(yīng)用探討[J]．新疆石油教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2003,7(2): 129-130．

[5] 崔強(qiáng)，王棟民，閻培渝．膠凝材料組成對(duì)高強(qiáng)混凝土早期溫升的影響[J]．混凝土雜志，2014,3: 1-3．