□文 /裴俊萍

提高工程結(jié)構(gòu)混凝土的強度，配制高強超高性能混凝土已成為當今世界各國建筑工程界普遍重視的研究課題。超高性能混凝土內(nèi)涵包括多方面，可實現(xiàn)的技術(shù)途徑也很多。本文圍繞著如何選擇基材，改善集料與膠結(jié)料的粘結(jié)強度進行試驗研究，力求不采用特殊原材料，不改變常規(guī)的施工工藝，配制出強度高、工作性能優(yōu)異，耐久性良好的C60混凝土。

1 配制要求及原材料的選擇

1.1 配制基本要求

采用常規(guī)的生產(chǎn)工藝，選擇利用天津及周圍地區(qū)常用的混凝土基材，選用與水泥適應(yīng)性好的高效減水劑并復(fù)合摻用粉煤灰、高爐?；V渣粉、硅粉，配制C60泵送混凝土。

1.2 原材料的選擇

1）水泥。膠凝材料水泥是高強超高性能混凝土中的最關(guān)鍵的組分，高強超高性能混凝土選用的水泥必須滿足：標準稠度用水量要低，要使混凝土在低水膠比時也能獲得較大的流動性；水化放熱量和放熱速度要低；水泥硬化后強度要高。

本研究對冀東盾石P.O42.5低堿和冀東盾石P.O42.5水泥進行了對比試驗，見表1。

表1 2種水泥主要技術(shù)檢測指標

對2種水泥分別進行同一種外加劑J2的不同摻量流動度對比試驗，見圖1。

圖1 流動度對比試驗

由圖1可知，冀東盾石P.O42.5低堿水泥與外加劑J2相適性較好，故選用其進行C60高強超高性能混凝土試驗。

2）集料。粗骨料選用薊縣碎石玄武巖，其最大公稱粒徑16mm，含泥量0.42%；細集料采用綏中河砂，細度模數(shù)為2.6，含泥量1.0%，泥塊含量0.3%。

3）外加劑。超高性能混凝土要求較低的水膠比，選用高效減水劑是實現(xiàn)高強度和高耐久性必不可少的技術(shù)措施之一。津航廠的J2型聚羧酸系高效減水劑具有高效、低堿、低損失等特點，能非常明顯地改善混凝土的流動性及粘聚性，提高混凝土的密實性和耐久性等，其減水率27%，堿含量1.1%。

采用盾石牌P.O42.5低堿水泥和津航的聚羧酸系減水劑J2進行適應(yīng)性檢測，見表2。

表2 盾石牌P.O42.5低堿水泥和津航的聚羧酸系減水劑J2適應(yīng)性檢測結(jié)果

4）摻合料。試驗所用的摻合料是軍糧城電廠Ⅱ粉煤灰，細度8.6%，需水量比≥95%。唐山連強利生產(chǎn)的S95粒化高爐礦渣粉，比表面積450 m2/kg，活性指數(shù)7 d達到76%、28 d達到104%。鞍美硅粉，比表面積16 000 m2/kg。

2 配合比設(shè)計步驟

確定水膠比。應(yīng)經(jīng)試驗確定，在缺乏試驗依據(jù)的情況下，其設(shè)計應(yīng)符合表3規(guī)定。

表3 水膠比

選擇單位用水量。根據(jù)膠凝材料用量范圍和選定的水膠比，粗步計算混凝土配比試拌單位用水量并在試拌的過程中進行調(diào)整，最終確定單位用水量。膠凝材料用量。礦物摻合料量宜為25%～40%；硅灰摻量≯10%。外加劑摻量通過試配確定。砂率宜按表3選用并應(yīng)經(jīng)試配調(diào)整確定。砂石用量確定。依據(jù)以上步驟計算后調(diào)整拌和物的試拌配合比，同時確定另外2個配合比的水膠比，宜較試拌配合比分別增加和減少0.02，砂率相應(yīng)地增加和減少1%，對3個不同的配合比進行混凝土強度試驗。配合比確定后，尚應(yīng)采用該配合比進行不少于3盤混凝土的重復(fù)試驗，每盤混凝土應(yīng)至少成型一組試件，每組混凝土抗壓強度不應(yīng)低于配制強度?？箟簭姸葴y定宜采用標準尺寸試件。

3 配合比設(shè)計試配實例

3.1 配合比的優(yōu)化

選取水膠比0.32、0.30、0.28、0.26進行試配及28 d強度的檢測，見表4。

表4 0.32、0.30、0.28、0.26水膠比設(shè)計試配強度檢測

1）表4中0.32水膠比4組試配28 d強度達到標準強度的 104%～129%；0.30、0.28、0.26水膠比 28 d強度達到標準強度的130%～145%。除0.32水膠比的28 d配制強度在C60混凝土設(shè)計要求值的左右浮動外，其余水膠比的28 d配制強度均達到了C60混凝土設(shè)計要求值以上，因此C60強度混凝土試拌配合比水膠比可以選擇0.30，另外兩個配合比宜較0.30試拌配合比分別增加和減少0.02，進行3個不同的配合比混凝土強度試驗。

2）可以圍繞表4中0.30水膠比的配比，微調(diào)砂率或礦物摻合料用量以滿足混凝土拌和物的工作性能。

3.2 試拌配合比的強度試驗及最終配比的確定

對0.30水膠比為試拌配合比進行3個不同的配合比進行混凝土強度試驗，見表5。

表5 0.32、0.30、0.28 水膠比強度

0.30和0 .28水膠比配比可以滿足C60混凝土設(shè)計要求，最終確定C60混凝土配合比見表6。

表6 混凝土配合比 kg/m3

3.3 工作性能

C60高強混凝土拌和物工作性能檢測見表7。

表7 混凝土拌和物工作性能

3.4 力學(xué)性能

按照已經(jīng)確定的配合比重復(fù)進行3次立方體抗壓強度試驗，以驗證該配比的穩(wěn)定性；同時進行了該配比的劈裂抗拉強度試驗。從檢測結(jié)果看，采用以上原材料和配合比配出的C60高性能混凝土，其28 d抗壓強度穩(wěn)定≥1.15fcu。

3.5 耐久性

混凝土抗?jié)B性能反映混凝土耐久性能的重要指標之一。為驗證C60混凝土的抗?jié)B性能，對其進行抗?jié)B性能試驗。試驗表明，其抗?jié)B等級可達到P25以上，密實性良好?；炷量箖鲂允窃u定混凝土耐久性的重要指標，以抗凍等級表示。成型了100mm×100mm×100mm的C60混凝土試件進行抗凍試驗，在慢凍融試驗150次后，試件重量依然無損失。

4 結(jié)論

經(jīng)試驗確定的C60高強超高性能混凝土拌和物粘聚性小且無泌水、扒底現(xiàn)象，和易性良好，能夠滿足泵送混凝土施工技術(shù)要求；其28 d抗壓強度穩(wěn)定≥1.15 fcu，滿足強度設(shè)計要求；其抗?jié)B等級可達到P25以上，密實性良好；凍融等級大于D150，滿足了普通工藝條件下C60高強超高性能混凝土配制設(shè)計要求。