張 軍(吉林市第一建筑工程股份有限公司檢測中心，吉林 吉林132001)

我國的高強(qiáng)混凝土起步比較晚，直到80年代，隨著高層建筑與大跨度橋梁建設(shè)的普及，C60混凝土才日益廣泛地在我國各地得到應(yīng)用并正在向更高強(qiáng)度等級發(fā)展，高強(qiáng)混凝土的配合比設(shè)計比普通混凝土更為關(guān)鍵。為了滿足施工及泵送要求，低水灰比和大坍落度的矛盾，給高強(qiáng)混凝土的配制帶來較大困難。本文根據(jù)實驗研究成果不斷探索總結(jié)，取得了很好的成效。配制高強(qiáng)混凝土需要以下三個要素，這三個要素是缺一不可的。

1)高強(qiáng)混凝土必須優(yōu)選原材料

2)配合比必須通過實驗進(jìn)行驗證

3)施工必須加強(qiáng)管理，嚴(yán)格質(zhì)量控制

1 原材料的選擇

1.1 水泥的選擇

高強(qiáng)混凝土中選擇水泥不能象制備普通混凝土以水泥標(biāo)號為主要指標(biāo)，而需綜合考慮與高效外加劑的相溶性及水泥標(biāo)號兩個方面。

通過初步試驗認(rèn)為，高強(qiáng)混凝土水泥的用量差別不顯著，在配制高強(qiáng)混凝土?xí)r靠加大水泥用量提高混凝土強(qiáng)度不是很可取，水泥用量存在一個界限的問題，最佳水泥用量限值得進(jìn)一步研究。制備C60以上高強(qiáng)度混凝土，水泥的富余系數(shù)應(yīng)大于1.10，本實驗中選擇了冀東水泥廠生產(chǎn)的盾石牌P·O42.5水泥，28天抗壓強(qiáng)度為49.1MPa。

1.2 砂的選擇

吉林市江砂的資源比較豐富，其品質(zhì)滿足中砂Ⅱ區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。細(xì)度模數(shù)2.6～2.8左右，通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)砂的粗細(xì)程度對高強(qiáng)混凝土有明顯的影響，當(dāng)混凝土膠結(jié)材總量、水膠比和砂率相同時，砂細(xì)度模數(shù)越大混凝土強(qiáng)度越高。關(guān)于混凝土中用砂細(xì)度模數(shù)與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系見圖1。

圖1 中砂細(xì)度模數(shù)對混凝土強(qiáng)度影響變化云圖

其中實驗用的配合比為：

水泥400kg；粉煤灰：140kg；水膠比：0.30；砂率40%；碎石 ：5～25mm。

1.3 碎石的選擇

選用碎石其巖石抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級的1.3-1.5倍。大量實驗發(fā)現(xiàn)，針狀、片狀物在混凝土強(qiáng)度中的比例變化將影響混凝土強(qiáng)度的變化，其關(guān)系如圖2、圖 3。

圖2 片狀物對混凝土強(qiáng)度的影響

圖3 針狀物對混凝土強(qiáng)度的影響

表1 粉煤灰的化學(xué)組成成分及其性能指標(biāo)

表2 初試混凝土配合比及其抗壓強(qiáng)度

表3 調(diào)整混凝土配合比及其抗壓強(qiáng)度

選擇高強(qiáng)泵送混凝土，宜選用級配好基本粒形好的石子，它會增大混凝土的和易性，減少水用量和水泥用量。

本實驗中選擇的吉林市市政碎石廠的碎石，粒徑5-20mm，針片狀含量2.7%，壓碎指標(biāo)6.8%，巖石抗壓強(qiáng)度96.5MPa。

1.4 粉煤灰的選擇

選用長春熱電二廠的Ⅰ級粉煤灰，見表1。

通過0.045的方孔篩，篩余量5%。

1.5 外加劑的選擇

高強(qiáng)混凝土的配制需要外加劑具有高的減水率，減水率應(yīng)≥20%，才能使混凝土的水膠比滿足強(qiáng)度和泵送的要求，選擇FDN和MG兩種外加劑配合使用，F(xiàn)DN摻量1%，MG摻量0.26%，外加三乙醇胺0.04%，代號為：FML-1型外加劑，摻量在1.2%～1.4%之間。取得了比較好的效果。

2 試配

通過進(jìn)一步試驗，確定了各指標(biāo)在混凝土中的用量與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系，得出結(jié)論，用吉林市本地原材料配制高強(qiáng)混凝土，膠凝材料用量及砂率應(yīng)在如下范圍內(nèi)選擇：

◇水泥用量宜在450-550kg/m3之間；

◇粉煤灰取代量宜在5%～15%之間；

◇砂率宜在35%～39%之間。

通過大量實驗初步確定11組配合比做為進(jìn)一步分析、總結(jié)、試驗的基礎(chǔ)，見表2。

3 分析

這11組配合比中的S1組和S2組的對比實驗中膠凝材料的總量一樣，水灰比和砂率的差異導(dǎo)致了混凝土坍落度的差異，最終強(qiáng)度變化不大。S3、S4配合比相差不大，最終強(qiáng)度也相差不大，只是坍落度小些。S5、S6強(qiáng)度是由于水灰比的不同而拉開的。S7、S8需通過減水劑的變化，控制水灰比保證強(qiáng)度。S9、S10差別不大。S11由于施工泵送原因及經(jīng)濟(jì)等方面的考慮，進(jìn)行相對調(diào)整。對上述11組配比進(jìn)行了進(jìn)一步的實驗。細(xì)節(jié)不再贅述，調(diào)整結(jié)果見表3。

最終選擇：S2’、S3’、S6’、S8’、S9’做為比較配合比進(jìn)行驗證。最終確定S2’、S3’配合比可以應(yīng)用在C50混凝土施工中；S6’可以應(yīng)用于C55的施工當(dāng)中；S8’、S9’可以應(yīng)用于C60、C65混凝土施工當(dāng)中。

由于吉林地區(qū)施工工程的限制，現(xiàn)S6’配合比已成功應(yīng)用于C55地下柱及墻壁的施工當(dāng)中，S8’配合比已應(yīng)用到C60工程施工中，S9’按C60配合比應(yīng)用于工程中，實際強(qiáng)度均達(dá)到74MPa左右，由此推斷S9’配合比在實際應(yīng)用中應(yīng)按C65進(jìn)行使用，由這批實驗取得的成果在吉林市第一建筑工程股份有限公司所施工的工程中均取得了良好的效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 語

1）配制高強(qiáng)混凝土對原材料的要求比較高，應(yīng)該在施工中爭取優(yōu)選。

2）對外加劑要求比較高，既要與水泥有良好的相容性，又要有大的減水率。保證坍落度的同時經(jīng)時損失較小。

3）高強(qiáng)不是完全靠加大水泥量來取得。

4）摻和料的性能，對混凝土的強(qiáng)度以及各方面性能影響很顯著。

5）通過限制用水量，控制水膠比，摻入細(xì)度合適的一定的復(fù)合摻合料，采取高效減水劑等措施，可使混凝土獲得較高的強(qiáng)度，并保證泵送和大流動性施工的要求。

[1]JGJ 55-2011 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程

[2]GB/T 1596-2005 用于水泥和混凝土中的粉煤灰