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【机构】 中建商品混凝土天津有限公司； 【摘要】 结合工程实例研究了采用粉煤灰和矿粉双掺技术配制C60高强高性能混凝土应用关键技术。从混凝土的原材料选择、和易性、经时损失、压力泌水和抗压强度等方面进行研究,通过配合比优化,解决高强度等级混凝土黏度与可泵性的矛盾以及泵送损失等问题,阐述了C60超高层泵送混凝土的配制关键技术。试验结果表明双掺技术可以有效改善C60高强高性能混凝土的各项性能,并且满足施工要求,具有良好的经济价值和推广意义。 【关键词】 双掺； 超高层泵送； 配合比优化； 压力泌水率； 0 引言 随着城市化进程的加快，地标性建筑的崛起，超高层建筑越来越引起人们的关注和重视，所以超高层泵送混凝土是超高层建筑中不可或缺的一部分。超高泵送混凝土技术一般是指泵送高度超过200 m的现代混凝土泵送技术。高层泵送时随着泵送高度的增加，泵送压力加大，再加之混凝土强度高、黏度大，使泵送施工难度增加，故对混凝土的和易性、压力泌水率等性能提出了更高的要求。本文研究采用普通粉煤灰和矿粉来部分取代水泥的双掺法，配制C60超高层泵送混凝土关键技术，具有较高的社会效益和经济实用价值。
1 工程概况 天津滨海新区于家堡金融商务区是天津市拟投资2000亿元在滨海新区建全球最大的金融商务区，占地3.86平方公里，分四期建设。目前，起步区35个项目中，已开工12个项目，23座高层大厦正在逐步崛起。该商务区是迄今为止全球规模最大的金融区，其定位是“与中国北方经济中心相适应的金融服务体系和金融改革创新基地”。本文涉及的工程是两座高300多米的中央写字楼，是于家堡金融商务区标志性建筑。
2 工程难点及解决途径 在此工程中，要将C60高性能混凝土一次性泵送至250米高度，根据施工情况，要求混凝土必须具有良好的泵送性和流动性以及满足标准的实体强度，由于存在较大的泵送压力，混凝土在泵送过程当中会产生泵送损失，而且泵送损失会随着泵送压力的增大而增大，所以在满足泵送性等施工要求的同时，满足建筑物的实体强度是本工程的技术难点。 （1）考虑到在搅拌混凝土时原材料来源的广泛性和实际生产时的易操作性，本工程采用掺加Ⅱ级粉煤灰和普通矿粉的方法来配制C60高强高性能混凝土，此种方法在改善高强混凝土和易性方面存在一定的难度。 （2)提高流动性、降低粘度。本工程由于泵送高度较高，且施工部位钢筋较密，所以对混凝土的流动性要求较高，粘度要小，以有利于降低泵送压力，从而减少混凝土的泵送损失。 （3）混凝土坍落度与扩展度泵送损失的控制。混凝土在超高层泵送时由于高度差引起的压力和混凝土与管道之间的摩擦阻力而引起的泵送压力是导致混凝土坍落度和扩展度在泵送时损失的主要原因，摩擦阻力正比于混凝土的黏度、流速与管道的粗糙程度等。黏度大则泵送阻力大，且泵的吸入效率也会降低。黏度较大是高强混凝土的共性，因此，提高高强混凝土可泵性的技术关键是降低混凝土内聚性，降低混凝土的黏度。可是，当坍落度增大而黏度降低时，其和易性也会有所降低。尤其是在高坍落度的情况下，可能出现离析等和易性变差的现象。 针对以上技术难点，本工程通过采用粉煤灰和矿粉双掺技术来配制C60超高层泵送混凝土，来有效改善或者解决相关问题。在新拌混凝土中加入优质粉煤灰，可以改善混凝土的和易性，增加黏聚性和浇筑密实性，从而使混凝土初始结构致密化，同时优质粉煤灰具有一定的减水作用，可以降低混凝土的水胶比，减小水泥石的初始空隙率，提高混凝土强度。矿粉具有较高的活性和胶凝性，可以明显提高混凝土的后期强度及和易性。
3 原材料的选择 3.1水泥 由于C2S水化速率较慢，故选用C2S含量高的低碱水泥，同时为了有效控制水泥颗粒组成对水化热的影响，降低水泥水化速度，应选择颗粒分布较宽的水泥，这样有利于实现混凝土的高流动性、低坍落度损失、高后期强度和高耐久性。本工程选用唐山冀东水泥厂生产的P.O42.5水泥，相关物理性能指标检测如表1所示： 3.3骨料 骨料的颗粒形状及表面状态直接影响着新拌混凝土的流动性能，对于高标号的超高层泵送混凝土来说，石子的最大粒径和砂子的细度模数显得很关键。本工程中，石子为唐山丰润碎石，级配为5-20mm的连续级配，针片状为5.0%，压碎指标为8%。砂子为绥中河砂，模数为2.8的中粗砂，含泥量为0.8%。 3.4减水剂 减水剂要求高保坍、高保塑，和水泥有良好的适应性，对水泥颗粒具有良好的分散作用，减水率在20%以上。本工程所用减水剂为江苏博特的聚羧酸高性能减水剂，其物理性能指标如表4所示： 4 试验 4.1混凝土配合比设计 配合比设计是实现商品混凝土性能的一个重要过程，也是保证商品混凝土质量的重要环节。根据该工程对混凝土强度、变形性能、耐久性及施工方式的要求，来考虑混凝土配合比。 （1）低水胶比是混凝土强度和耐久性的保证，C60宜在0.23-0.37之间，本工程在前期试配过程中选用三个水灰比，分别为0.28、0.29、0.30，目的是增大配合比选择的空间，多角度、多方位去考虑配合比的优化空间。 （2）对于高强高性能混凝土来说，胶凝材料较多，从而需水量较大，但为了保证强度和耐久性，必须降低用水量。但是用水量的降低会导致混凝土黏度增大，甚至坍落度损失较快，这就要求在配合比设计上要合理调配矿物掺合料，本工程配合比矿物掺合料的比例在30%-39%之间。 （4）胶凝材料总量在520-570kg/m3之间，要求混凝土和易性良好，初始坍落度在230mm以上，不离析、不泌水。 （5）考虑到在搅拌站实际生产时的易操作性和粉料罐的密封性，本工程在C60高强高性能超高层泵送混凝土中未掺加硅灰等其他超细粉料。 依据以上设计原则，采用三个不同水胶比：0.28、0.29、0.30，设计配合比如表5所示： 4.2配合比优选 对不同的配合比配制出的混凝土试样进行相关的性能检测，结果见表6. （1）由表6可以看出，水泥量较多的混凝土，坍落度损失较快，粉煤灰和矿粉掺加比例较大的混凝土，和易性较好，坍落度损失较慢。这是由于优质粉煤灰能有效地降低胶凝材料的水化速度，具有较好的保水作用，也能提高水泥浆体的黏度，防止气泡逃逸，因此掺加优质粉煤灰可以有效降低新拌混凝土坍落度损失。矿粉的矿物组成是一些低钙型的水泥熟料矿物，这些矿物可以直接与水反应，生成水化产物，凝结硬化而产生强度，故矿粉具有良好的胶凝作用。 （2）由图1的曲线走势可以看出，矿物掺合料比例较大的混凝土压力泌水率相对较小，这是由于矿物掺合料颗粒比水泥颗粒要小，细度较大，用他们部分取代水泥可以减小胶凝材料的平均粒径，可以有效填充水泥颗粒之间的空隙，增加了混凝土的密实度，降低了压力泌水率。这样在保证混凝土和易性和抗压强度的同时，增大可泵送性，可以有效缓解因为过高的泵送压力导致混凝土流动性差的现象。 （3）由图2可以看出，当用水量一定的情况下，水胶比越大，混凝土抗压强度越低，这就要求在实际生产过程当中，要严格控制水胶比，在胶凝材料不变的情况下，严格控制用水量，以确保混凝土的实体强度。 （4）综上所述，配合比优选为C6006，该配合比的混凝土工作性能良好，且抗压强度和压力泌水率均达到了施工的要求和相关标准。
5 结论 （1）使用粉煤灰和矿粉双掺技术，来配制C60高性能混凝土可以提高新拌混凝土的抗离析性能和可泵性能，水化热较小，可降低高标号混凝土的经时损失。 （2）外加剂的选择对超高层泵送混凝土至关重要，应该选择保塑性好，减水率大，大流态的聚羧酸高效减水剂。 （3）原材料的选择要符合设计要求，水泥中C2A含量、粉煤灰的需水量比、碎石的粒径、河砂的细度模数，对C60超高层泵送混凝土的配制都起着非常重要的影响和作用。
参考资料：
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