肖麗君，毛卓勛，毛卓榮

（1. 浙江恒立交通工程有限公司，浙江 寧波 315153；2.浙江老虎山建材有限公司，浙江 江山 324123）

1 引言

聚羧酸超塑化劑作為新一代減水劑，因其具有減水率高、粘聚性好、收縮率小、流動性能優(yōu)越及更強(qiáng)的塑化和分散水泥顆粒等作用，在流態(tài)混凝土中具有能夠提高混凝土拌合物的工作性、坍落度損失小等優(yōu)點(diǎn)，越來越被工程施工所采用。特別是在高強(qiáng)混凝土施工工程中，聚羧酸超塑化劑的作用和效果更為明顯。

鋼纖維混凝土作為一種新型復(fù)合材料，近年來迅速發(fā)展起來。由于其抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、耐磨性、耐沖擊性、耐疲勞性、韌性、抗裂性和抗爆性都較普通混凝土有很大提高，多被用于公路路面、機(jī)場工程、橋面鋪裂、隧道襯里等工程。特別在需要薄斷面或不規(guī)則形狀斷面，不易或不能配置普通鋼筋時(shí)，采用鋼纖維混凝土更加體現(xiàn)出顯著效果。

寧波莊橋機(jī)場某工程因工程設(shè)計(jì)中的特殊要求，采用C60鋼纖維混凝土，該工程上部結(jié)構(gòu)為拱形屋面，施工中混凝土澆注采用分格錯位、從低往高逐步澆搗，其混凝土斷面小，泵送高度12～13m。該工程現(xiàn)場無攪拌設(shè)施，整個(gè)工程23000多方混凝土采用商品混凝土供應(yīng)。寧波恒立混凝土公司承擔(dān)該工程全部混凝土的生產(chǎn)，攪拌站距工地25公里，運(yùn)輸時(shí)間約為30～40分鐘。由于工程的特殊性，采用泵送流態(tài)高強(qiáng)鋼纖維混凝土，寧波恒立混凝土公司采用浙江老虎山建材有限公司生產(chǎn)的“虎塔牌”TOR809聚羧酸超塑化劑生產(chǎn)C60鋼纖維泵送混凝土。其結(jié)果無論從工作性或強(qiáng)度質(zhì)量等方面都取得令人十分滿意的效果。

2 混凝土原材料的篩選

2.1 水泥（C）

鋼纖維混凝土水泥可采用42.5和52.5的普硅水泥，鋼纖維混凝土的水泥用量普遍高于普通混凝土。經(jīng)與其它廠家水泥對比試驗(yàn)，最終采用浙江紅獅產(chǎn)P·O52.5普通硅酸鹽水泥。性能指標(biāo)見表1。

2.2 摻合料

鋼纖維混凝土中根據(jù)性能和成本的考慮，我們摻用一定量的摻合料。

（1）粉煤灰（Fa）：采用寧波地區(qū)北侖電廠產(chǎn)Ⅰ級粉煤灰。性能指標(biāo)見表2。

表1 水泥性能指標(biāo)

表2 粉煤灰性能指標(biāo)

（2）礦渣粉（S95）：采用張家港恒昌新型建筑材料廠生產(chǎn)的S95礦粉。性能指標(biāo)見表3。

表3 礦渣粉性能指標(biāo)

2.3 鋼纖維（S）

采用北京產(chǎn)GS-2000（工順牌）盾鈴型鋼纖維。性能指標(biāo)見表4。

表4 鋼纖維性能指標(biāo)

2.4 砂

砂的細(xì)度模數(shù)對鋼纖維混凝土強(qiáng)度有一定的影響，粗砂較細(xì)砂相比，粗砂配制的混凝土要比細(xì)砂強(qiáng)度高，但過粗容易泌水，過細(xì)則會增加水泥用量，宜采用中粗砂。寧波地區(qū)常采用淡化海砂，通過試配比較，最終我們采用福建中粗砂，細(xì)度模數(shù)為2.9。

2.5 石子

鋼纖維混凝土采用表面較粗糙的碎石，能產(chǎn)生機(jī)械嵌鎖作用。石子粒徑不宜過大，否則影響鋼纖維的分散。本次生產(chǎn)我們采用本地產(chǎn)火山石，最大粒徑20mm。

2.6 混凝土外加劑

本次工程的外加劑分別采用萘系高效混凝土泵送劑和聚羧酸超塑化劑作試驗(yàn)比較，然后用不同廠家的聚羧酸超塑化劑作試驗(yàn)對比，最后在確定一個(gè)外加劑品牌的基礎(chǔ)上，通過不同溫度、不同材料及不同配比進(jìn)行工作性、強(qiáng)度等試驗(yàn)，最后確定采用浙江老虎山建材有限公司生產(chǎn)的“虎塔牌”TOR809聚羧酸超塑化劑。性能指標(biāo)見表5。

表5 鋼纖維性能指標(biāo)

2.7 水

寧波自來水公司供應(yīng)的潔凈水。

3 鋼纖維混凝土（SFRC）配合比設(shè)計(jì)

我們依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55—2000）和《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范》（CECS38:92），同時(shí)參照陳建奎教授的流態(tài)混凝土全計(jì)算法，對C60鋼纖維混凝土配合比經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)要求必須滿足：①工程所需的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的要求；②混凝土拌合料的耐久性應(yīng)滿足施工的要求；③充分發(fā)揮鋼纖維的增強(qiáng)和增韌作用，合理確定鋼纖維的用量；④降低鋼纖維混凝土的成本。在試驗(yàn)室經(jīng)過多次試拌，其配合比的主要特點(diǎn)為：鋼纖維的摻量在1%左右時(shí)，其影響較小，超過1.8%時(shí)變化十分明顯。對粗骨料最大粒徑為15mm時(shí)能獲得最大強(qiáng)度，粗骨料最大粒徑超過25mm時(shí)鋼纖維分散最差，其強(qiáng)度影響也最大。砂石含水率對鋼纖維的分散較為突出，含水率＜3%時(shí)，其分散性不受影響，在含水率超過4%時(shí)混凝土易出現(xiàn)直徑為10cm的鋼纖維結(jié)團(tuán)。由于摻入眾多細(xì)長帶鉤的鋼纖維，從而引起流動性的顯著降低，要保持超大流動性和可泵性采用簡單的加水和加大砂率是不能解決問題的。聚羧酸超塑化劑憑借著本身的優(yōu)勢，對配合比中其他材料的不足起著決定性的互補(bǔ)作用。配合比見表6。

表6 C60鋼纖維泵送混凝土配合比 kg/m3

4 鋼纖維混凝土攪拌工藝試驗(yàn)

混凝土攪拌是保證鋼纖維在混凝土基體中均勻分布的重要環(huán)節(jié)，鋼纖維混凝土攪拌的投料順序和方法，以攪拌過程中鋼纖維不產(chǎn)生結(jié)團(tuán)和保證一定的生產(chǎn)能力為原則。鋼纖維結(jié)團(tuán)和粗骨料的粒徑以及砂中的含水率有密切關(guān)系，同時(shí)與投料的順序（先濕法或后濕法）以及攪拌時(shí)間有直接的關(guān)系。鋼纖維在粗骨料中攪拌時(shí)間過長自身會產(chǎn)生一定的磁力，引起結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。在試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)室與攪拌樓攪拌工藝也不盡相同。

4.1 試驗(yàn)室攪拌工藝

（1）試驗(yàn)室攪拌工藝，見圖1。

（2）攪拌樓攪拌工藝，見圖2。

圖1 試驗(yàn)室攪拌工藝

圖2 攪拌樓攪拌工藝

兩種攪拌設(shè)備的不同，加料順序和攪拌時(shí)間都有所調(diào)整，其中將砂調(diào)整在第一道投料是因?yàn)閿嚢铇堑难b料系統(tǒng)原因。

5 工程準(zhǔn)備與應(yīng)用

聚羧酸超塑化劑的性能特性決定其不能與其它外加劑混合使用同一系統(tǒng)設(shè)備，否則會嚴(yán)重影響其各項(xiàng)性能。在同一系統(tǒng)設(shè)備中使用聚羧酸超塑化劑必須全面清洗干凈。聚羧酸超塑化劑的儲罐應(yīng)用塑料桶作為長期儲罐，否則儲藏超過三個(gè)月，就會影響其效果。因此我們建立了一個(gè)單獨(dú)上料系統(tǒng)，運(yùn)輸車則采取清洗的方法。

鋼纖維混凝土由于使用復(fù)配后的（TOR809-Ⅲ）聚羧酸高效減水劑，攪拌時(shí)間較實(shí)驗(yàn)室時(shí)間有所縮短，出機(jī)坍落度控制在120～140mm，通過25公里長距離運(yùn)輸，實(shí)際送到工地出機(jī)坍落度保持在180±20mm以上。鋼纖維混凝土在攪拌樓出機(jī)時(shí)顯得比較干稠，影響運(yùn)輸車的裝料時(shí)間和順暢。我們采用折掉運(yùn)輸車的進(jìn)料擋板，從而滿足裝車的速度。

本工程現(xiàn)場采取分格錯位澆注混凝土，泵送高度12～13m，每車8m3混凝土泵送時(shí)間為7分鐘左右?，F(xiàn)場觀察，混凝土流動性非常理想且無泌水現(xiàn)象發(fā)生，經(jīng)過保養(yǎng)混凝土未見裂縫，施工現(xiàn)場交貨三方驗(yàn)證試塊強(qiáng)度檢測結(jié)果。3d強(qiáng)度平均42MPa為設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%，7d強(qiáng)度61MPa為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的102%，28d強(qiáng)度75MPa為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的125%，達(dá)到施工預(yù)期效果。

6 結(jié)論

（1）聚羧酸超塑化劑生產(chǎn)高強(qiáng)鋼纖維混凝土憑借其性能的優(yōu)越，可以彌補(bǔ)混凝土中摻入鋼纖維后造成的流動度、粘聚性、坍落度及強(qiáng)度的損失。

（2）鋼纖維混凝土的配合比區(qū)別于普通混凝土配合比設(shè)計(jì)，水灰比、砂率、鋼纖維摻量上有嚴(yán)格的要求（水灰比取決于鋼纖維混凝土強(qiáng)度和鋼纖維含量，砂率必須控制在45%～50%，鋼纖維摻量一般應(yīng)控制在0.5%～1.5%，超過限值則會成團(tuán)）。

（3）攪拌工藝中各區(qū)段的攪拌時(shí)間和投料順序，應(yīng)以鋼纖維不結(jié)團(tuán)為準(zhǔn)。

[1]沈榮熹，王璋水，崔玉忠.纖維增強(qiáng)水泥與纖維增強(qiáng)混凝土[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006

[2]陳建奎.流態(tài)混凝土全計(jì)算法[M].