1前言
随着混凝土技术的不断发展以及工程的需要，我国各地使用混凝土的强度在不断的提高，特别是近几年来，越来越多的高层建筑、大跨度桥、地下建筑等工程的使用和修建，使得高性能混凝土和泵送混凝土的要求越来越大。同样，近几年来的油田建筑业更是发展迅速，高层建筑拔地而起，我单位所接收的泵送混凝土的委托检测也不断增多。因此，如何配制适合施工使用的泵送混凝土，成为我们研究的重点。
混凝土是一种地方性建筑材料，只有充分利用本地特色的材料，才能使之具有实际的应用意义和发展前景。因此在配制混凝土尤其是泵送混凝土之前，有必要对本地原材料的品质、性能、对混凝土的影响有一个客观全面的认识。通过大量的配制试验发现，在配制泵送混凝土时，当水泥和外加剂的品种一经确定后，以下几个因素将对混凝土的配制及其性能产生重大影响。即：石子的粒形、粒径、砂率、掺合料的种类和数量。在本文中，我们以2008年5月，由胜利油田胜建集团委托的，用于锦华南区高层住宅楼的C40泵送混凝土配合比设计为例，通过实验进行详细的研究和探讨。
2原材料的选择
水泥——为山东铝业有限公司生产的标号为525R的普通硅酸盐水泥，细度为0.08mm的方孔筛筛余5.2%，安定性合格，标准稠度27.0%，初凝3:20，终凝4:30，28天抗压强度为56.6MPa。
骨料——粗骨料为粒径5~20mm、级配合理的精选石灰石碎石，表观密度为2460 kg/m3，含泥量为0.9%，针片状含量为5.4%；砂是细度模数为2.5的Ⅱ区中砂，表观密度为2600kg/m3，含泥量为0.9%，级配合理。
外加剂——采用WG-I混凝土泵送剂，其减水率为10~15%，缓凝6~8小时。
矿物掺合料——使用胜利发电厂生产的一级粉煤灰以及硅灰。
水——饮用水。
3实验方案的拟定
首先采用精选粗骨料，以水泥用量、水灰比、砂率、硅灰用量为因素，进行正交试验，以确定用理想的原料配制C40泵送混凝土的合理配合比，作为实验的基准混凝土；以所配制出来的基准混凝土为基础，通过调节各种因素，来研究其对C40泵送混凝土的影响。
4C40泵送混凝土配合比的确定
C40泵送混凝土实验室配制强度为： fcu,o = fcu,k+1.645σ=40+1.645×6=49.9MPa，进行正交实验表见表1：
经试验确定C40泵送混凝土的合理配比，其具体数据为：水泥用量：464 kg/m3，砂率：40%，硅灰：42 kg/m3，泵送剂5.10 kg/m3，W/C：0.39，28天抗压强度：50.2MPa，坍落度175mm。新拌制混凝土具有良好的粘聚性和流动度。
5 影响泵送混凝土配制的几个因素
5.1 石子粒形
分别用10%、20%、30%、40%的针片状、连续级配的石子来取代基准混凝土中的精加工石子，以研究石子粒形改变后其强度和坍落度的变化，基准混凝土中其它因素不变。实验结果见表2：
从实验现象看，当针片状含量达到20%时，坍落度明显减少，通过增加泵送剂可以使坍落度损失降低；但是当针片状含量进一步增加时，坍落度减少更为显著，通过泵送剂的增加很难有效的提高坍落度，且由于泵送剂的增加，导致混凝土中泥浆过稀，从而与骨料分离，形成离析，混凝土和易性极差。从28天抗压强度来看，当针片状含量超过20%时，混凝土的强度损失过大，通过对数值的进一步分析认为，配制C40等级混凝土时，石子的针片状含量以不超过10%为宜。
5.2 石子粒径
石子粒径是泵送混凝土配制是比较容易控制的一个因素，一般认为，配制泵送混凝土时，石子的粒径不宜超过20mm，经查阅，国外许多有关资料认为，最大石子粒径应为15mm。本实验中选择最大石子粒径分别为10mm、20mm、30mm、40mm，且粒形比较理想的石子来配制泵送混凝土，实验结果如表3：
从表3中可以看出：（1）石子的粒径变化对坍落度影响不大，随着泵送剂掺量的适当调节，基本保持坍落度不变，但随着粒径的增大使离散性有所增加。（2）当粒径为15mm时，适当增加外加剂的掺量，在保证相同流动性的前提下，也可以使混凝土的强度提高。所以，由此看出国外资料中选择最大粒径为15mm，也是有道理的。但粒径的减少使混凝土的粘聚性明显增大，可能会给泵送带来不利影响，此问题需通过调整外加剂来加以解决。（3）粒径的增加致使混凝土的强度显著降低，当粒径大于40mm，可使混凝土的强度损失达15%以上，此时即使采用提高减水剂掺量、增加水泥浆用量的方法，也很难弥补这个强度损失值；而最大粒径不超过30mm时，混凝土的强度损失值不很大（本实验中不超过5%），通过一定的技术措施可以避免这个损失。因此，配制C40泵送混凝土的最大粒径以不超过30mm为宜。
5.3砂率
将基准混凝土中40%的砂率分别改为36%、38%、42%、44%后进行实验研究。实验结果见表4。
从实验结果中可以看出，当砂率达到44%时，混凝土粘聚性显著增大，流动极为缓慢，泵送阻力将会增大，但对坍落度值没有明显影响；而当砂率小于38%时，混凝土的强度值虽然较大，但由于砂过大，难以发挥其润滑和对粗骨料间隙的填充作用，故流动性变差，在泵送过程中，容易在泵压下出现砂浆与粗骨料分离现象，造成堵泵。因此，对于C40泵送混凝土来说，38%~44%范围内的砂率较为理想。
5.4掺合料
对于泵送混凝土而言，优质掺合料是必不可少的重要组分。常用的掺合料有：粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等。它们含有大量的活性SiO2，可以与水泥的水化产物Ca(OH)2反应，生成水化硅酸钙凝胶，为混凝土提供强度，同时，其微粒可以填充混凝土中微孔，使混凝土进一步密实，有利于强度的提高。
本实验采用胜利发电厂生产的改性粉煤灰，拟通过粉煤灰内掺取代水泥，来研究粉煤灰掺合料对混凝土的影响。
分别按5%、10%、15%、20%、25%的量来取代基准混凝土中的水泥，观察新拌制混凝土的和易性以及硬化混凝土的强度发展。实验结果见表5：
从表5中可以看出，随着粉煤灰取代量的增加，混凝土的坍落度呈升高趋势，这是因为粉煤灰的需水量为98%，较水泥低。从28天强度看，当取代量小于10%时，混凝土强度仅有非常微小的损失；当取代量大于10%时，混凝土强度随取代量的增加而锐减，当取代量为25%时，强度损失可达40%。这说明等量的粉煤灰与水泥比较，它所提供的有效胶结材料远不如后者。故从本实验中可知，粉煤灰对水泥的取代量不应超过15%。
6结论
通过对以上四个因素对C40泵送混凝土配制影响的研究可知：
石子的最大针片状含量不可超过10%;石子的最大粒径不能超过30mm;最大砂率不宜超过44%，对泵送混凝土而言，其范围以38%~44%为宜;粉煤灰对水泥的取代量不可超过15%。
以上结论是考虑单因素变化时的实验结果，它指混凝土配比中作为单因素变化时，该因素应具备的最起码条件。当综合考虑这些因素的共同作用时，应以上述指标为参照，根据具体情况，相应地调节各因素的参数，使它们之间达到协调。
