C80级高性能泵送混凝土的配制及试验研究 2006年3月6日 点击数：456王玉棠〔住总四元桥搅拌站〕[提要〕近年随着建筑技术的不断开展， 混凝土技术也朝着多性能、高性能混凝土(HPC)方面开展，目前国内外有关高强、高性能混 凝土(HPC)的研究及应用开展很快，国际上在工程上获得使用的混凝土强度已 到达100～130MPa，在我国C80级混凝土已被建立部定为“九.五〞重点推广工程，而C60级混 凝土我们于1995年进展了研制，并成功地应用于航华科贸中心、静安大厦等工程，并且荣获 科技进步一等奖为适应现代化建立的需要，提高混凝土技术水平，增加技 术储藏，我们在1998年开场研制C80级高性能混凝土(HPC)的试验研究，目前已通过鉴定，通 过大量的试配，得到了一套完整的数据，获得了理想的结果 1原材料的选择 根据原材料质量、供给能力、资源等，优选以下几种原材料进展C80级混凝土的配制 1.1水泥 选用质量稳定、活性较高的琉璃河水泥厂的普硅525R水泥和怀北水泥厂拉法基普硅525R水泥 ，其物理学性能如表1 表1 水泥物理力学性能 项 目 标准值 525R型普硅水泥 琉璃河 拉法基 细度(80μm方筛筛余量) ≤10.0% 1.8% 1.8% 标准稠度用水量(%) － 26.0 25.2 凝结时间 初凝 ≥45min 2h10min 1h55min 终凝 ≤10h 3h20min 4h20min 抗折强度 (MPa) 3d ≥5.0 5.8 7.7 28d ≥7.0 7.3 9.7 39.4 3d ≥26.0 39.4 44.2 28d ≥52.5 60.6 62.0 安定性(沸煮法) 须合格 合 格 合 格 1.2 粗、细骨料 (1)砂：选用级配良好的怀柔龙凤山分厂的中粗砂，其技术指标见表2。
表2 砂子技术指标 细度模数 含泥量(%) 泥块含量(%) 2.8 1.8 0.5 (2)石：选用质地坚硬、外表粗糙、级配良好的三河5～20mm碎石，其技术指标见表3 表3 石子技术指标 颗粒粒级 (mm) 含泥量 (%) 泥块含量 (%) 针片状颗粒含量(%) 压碎指标 (%) 5～20 0.8 0.3 7.6 8.1 2 外加剂的选择 通过市场调研及混凝土试拌初步选定以下4种高性能外加剂，结合本单位混凝土生产工艺均 选用液体外加剂，其品种与根本性能见表4 表4 外加剂品种与性能 名 称 含固量(%) 掺量(%) (占胶凝材料) 减水率 (%) RH-8 40±2 4 25 JL118 30±2 3 26 DFS-Ⅱ 30±2 3 29 C-SF 30±2 3 28 表4中的外加剂掺量均为按液体计在前期的混凝土试配工作中，采用这四种外加剂， 在一样原材料和等稠度条件下进展比照试验，其结果列于表5 表5 高性能外加剂比照试验强度值 编号 外加剂 品种 用水量 (L/m 3 ) 外加剂掺量(kg/m 3 ) 坍落度 (mm) 抗压强度(MPa) 3D 7D 28D 1 RH-8 146 24.8 205 68.0 87.4 97.8 2 JL118 143 16.5 215 70.4 92.2 99.5 3 DFS-Ⅱ 143 16.5 205 76.7 97.4 100.8 4 C-SF 147 22.8 絮状 76.8 81.3 98.8 从试验得出以RH－8所配制的混凝土过粘，以C－SF配制的混凝土流动性差，JL118及DFS-Ⅱ早期强度高，且与各种细掺料及选定的水泥适应性良好，由此我们选择了JL118和DFS-Ⅱ两种外加剂。
3 细掺料的选择 在原材料及外加剂选定之后，我们采用10种细掺料(多为复合型)，进展对水泥、外加剂的适 应性试验，经综合分析，选择Z-1、Z-2、Z-6、Z-8、Z-8′及Z-9六种细掺料，其试验 结果见表6和表7 表6 坍落度及其经时损失 细掺料 名称 初始坍落度(mm) 坍落度保存值(mm) 扩展度 (mm) 30min 60min 90min Z-1 200 195 190 190 570 Z-2 220 220 215 210 585 Z-6 215 215 215 215 600 Z-8 215 215 215 215 550 Z-8’ 215 215 210 210 580 Z-9 215 210 210 210 560 表7 C80级混凝土抗压强度值 细掺料 组数 坍落度 (mm) 水胶比 f cu,3d 均值 f cu,7d 均值 f cu,28d 均值 Z-1 5 160～200 0.26～0.28 70.3 83.9 99.3 Z-2 7 155～220 0.25～0.27 79.0 94.5 102.4 Z-6 4 195～215 0.26～0.28 66.3 78.6 96.6 Z-8 5 190～215 0.25～0.28 69.7 80.6 99.7 Z-8’ 5 175～215 0.25～0.28 68.9 84.2 99.0 Z-9 5 200～230 0.25～0.29 64.6 84.8 95.9 总计 31 155～230 0.25～0.29 70.5 85.2 99.1 由表6、表7可见，被选定的6种细掺料与选定的水泥和高性能 外加剂有很好的适应性，配制的混凝土具有良好的流动性、粘聚性和 保塑性，硬化后的混凝土具有早期强度高(3d强度平均值到达28d的 71％，7d强度平均值到达28d的86％)，具备了配制高强、高性能混凝 土的根本性能。
由表7还可看出，在被选定的6种细掺料中Z2配制的混凝土强 度最高，特别是早龄期强度好，本应作为首选细掺料，但因运输不便 等原因，在C80级混凝土复验时选用了细掺料Z-8 4 主要设备及相关技术要求 4.1主要设备 搅拌机：中国建筑科学研究院HJW－60型混凝土搅拌机 4.2相关技术要求 搅拌时间：180～240s； 养护条件：标准养护(温度20±3℃，湿度＞90％) 5 推荐配合比 混凝土配合比设计一般是通过计算和试配调整后确定 5.1 配制强度 C80级混凝土配合比设计参照JGJ／T55－96?普通混凝土设计规程?和GBJl07－87?混凝土强度检验评定标准?要求进展由于工程应用时的生产施工条件与试验室各种条件存在差异，而试验条 件对高强混凝土的强度影响又特别敏感因此在试配中，我们充分考虑了上述因素，按选定的原材料、高性能外加剂及细掺料配制的31组C80级混凝土，其28d平均强度为99.1MPa，留有比拟大的强度充裕量以弥补生产施工条件不同所产生的影响 5.2 水胶比与坍落度 为确保C80级混凝土现场施工的可行性，考虑 路途坍落度损失情况，混凝土出机坍落度需控制在200mm左右。
经试验，水胶比应控制在0.2～0.30之间，胶凝材料(水泥+细掺料)总用量不超过550kg／m 3 ，其中细掺料用量为50～100kg／m 3 5.3 砂率 高强混凝土常用砂率在28％～32％之间，但从泵送混凝土角度考虑，砂率过小，导致流变参数η下降，对可泵性不利工程实践证明，砂率大于0.40对混凝土泵送有利；在一般情况下砂率的变化对混凝土强度无明显影响，较大砂率有利于减少粗集料界面氢氧化钙聚集，提高混凝土强度的稳定性经试验，混凝土砂率应控制在40～45％之间 由此确定了C80混凝土适宜的材料组成和配合比参数*围：水泥 450～500kg／m 3 ，砂率40～45％，细掺料50～100kg／m 3 ，水胶比0.25～ 0.30，高性能外加剂掺量为胶凝材料的3～3.5％ 6 混凝土性能的试验研究 6.1 混凝土拌合物性能 我们研制的C80级高性能混凝土拌合物具有如下性能指标： 坍落度:155～230mm; 坍落大，不离析，不泌水，和易性好； 扩展度：550～600mm； 表观密度：2410～2470kg／m 3 含气量：0.68～1.07％ 压力泌水：21％ 坍落度损失：各种细掺料所拌制混凝土，坍落度损失90min最大 值为10mm(见表6)。
6.2 混凝土力学性能 6.2.1立方体试件抗压强度及其随龄期的增长 6.2.1.1不同尺寸立方体抗压强度的换算关系 本工程试验中，采用粗骨料最大粒径为20mm，因此采用边长100mm 立方体试件，其强度换算成标准试件(边长为150mm立方体)强度的 尺寸换算系数，现行规*规定仅到C60级混凝土，对C80级混凝土尚 无正式标准给出，所以我们进展了专门试验，其结果列于表8 表8 不同尺寸试件强度比照试验结果 序 号 f cu,15,28d f cu,10,28d f cu,15,28d /f cu,10,28d 1 113.3 118.8 0.9537 2 110.0 116.3 0.9458 3 117.9 114.1 1.0333 4 101.2 93.3 1.0847 5 97.8 96.2 1.0166 6 88.3 92.0 0.9598 7 95.0 88.5 1.0734 8 92.3 96.0 0.9615 9 95.1 99.3 0.9577 10 95.6 110.3 0.8667 平均值 ------------- -------------- 0.9853 由表8可见，不同尺寸试件强度的比值尽管已是精心制作与试验，但波动是比拟大的，这完全符合制定现行混凝土构造设计规*时的全 国统计规律；专门试验所测定的数据根本上是位于全国统计数据群* 围内的，因此，我们认为 C80级高强混凝土的尺寸换算系数仍可参照普通强度等级混凝土的数值取用。
在本报告中的边长为100mm立方体度均己乘了0.95系数 6.2.1.2强度的复验及其随龄期的增长 按现行标准规定，在配合比确定之后，对高强混凝土尚应进展强 度复验，这主要是考虑不同批原材料、高性能外加剂和细掺料等的质 量波动对强度的影响，以及由试验误差影响的敏感性等原因所以我们进展了两次共14组的强度复验，结果列于表9 表9 C8。