楊威，曾清富

（1. 十九冶成都建設(shè)有限公司，四川 成都 610000；2. 中冶蓉興建材成都有限公司，四川 成都 610015）

0 前言

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家于 20 世紀(jì)下半葉便開(kāi)始了高強(qiáng)度高性能混凝土（HPC）的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，高強(qiáng)度混凝土已在發(fā)達(dá)國(guó)家的房屋、港口、橋梁和道路工程中廣泛使用。國(guó)內(nèi)的高強(qiáng)度混凝土研究也經(jīng)過(guò)了二十多年的迅速發(fā)展，主要研究方向是解決高強(qiáng)度混凝土的試配、裂縫控制和施工技術(shù)?；炷帘盟褪┕ぜ夹g(shù)是建筑領(lǐng)域不可或缺的工程技術(shù)，尤其是近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)超高層建筑的拔地而起，不僅體現(xiàn)著工程建造技術(shù)的進(jìn)步，也意味著高性能泵送混凝土的市場(chǎng)需求不斷增加。由于建筑施工技術(shù)的迅速發(fā)展，C60 以下混凝土的泵送技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟。然而，對(duì)于超高層建筑，普通混凝土的泵送技術(shù)已無(wú)法完全滿(mǎn)足工程建設(shè)的需要，HPC 已成為建造超高層建筑關(guān)鍵的材料之一，因而有關(guān) HPC 的研究和應(yīng)用已成為混凝土技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，其在超高層建筑中的應(yīng)用已十分廣泛，高強(qiáng)度混凝土已成功應(yīng)用于多個(gè)工程項(xiàng)目。例如沈陽(yáng)市的富林大廈使用了 C100 高強(qiáng)混凝土，皇朝萬(wàn)鑫大廈使用了 C100高強(qiáng)度混凝土；上海金茂大廈使用了 C60 混凝土且一次泵送高度接近 230 米，上海環(huán)球金融中心使用了 C60混凝土；廣州西塔使用了 C60～C100 高強(qiáng)度混凝土，而且實(shí)現(xiàn)了 C100 高強(qiáng)混凝土一次性泵送到 411 米的高度。此外，上海中心大廈、天津 117 大廈、北京中國(guó)尊也都是用了 C70 及以上混凝土[1]。

高強(qiáng)度混凝土用于（超）高層建筑，可以明顯增加建筑物內(nèi)部可利用空間，同時(shí)具有更好的抗震性能和耐久性[2]。目前已有較多研究工作聚焦在 HPC 的制備及其應(yīng)用[3-7]，主要研究方向是高強(qiáng)度混凝土的原材料要求和配制技術(shù)、高強(qiáng)度混凝土的性能及其影響因素、裂縫控制技術(shù)等。高強(qiáng)度混凝土的制備技術(shù)采用的主要方法是，通過(guò)高效減水劑降低水灰比，通過(guò)添加礦物摻合料，減少毛細(xì)孔隙率和毛細(xì)孔尺寸，以改善水泥石的孔結(jié)構(gòu)，礦物摻合料同時(shí)可以消耗水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣，從而改善混凝土過(guò)渡區(qū)的界面結(jié)構(gòu)。在配合比設(shè)計(jì)方面，選擇高強(qiáng)水泥、優(yōu)選砂石、礦物摻合料和高效減水劑[8]。

本研究針對(duì)超高層建筑（高度超過(guò) 150 米）中使用的 HPC 進(jìn)行設(shè)計(jì)制備，根據(jù)設(shè)計(jì)需求，該 C70 HPC 要泵送至 70 米高度，用于鋼混結(jié)構(gòu)柱的混凝土澆筑。通過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)了混凝土的工作性能和成型質(zhì)量，這一研究成果有助于 HPC 在超高層建筑中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

1 原材料與試驗(yàn)方法

水泥，都江堰拉法基水泥有限公司 P·O 52.5R；細(xì)骨料優(yōu)選中砂，細(xì)度模數(shù) 2.8，含泥量 1%，表觀密度 2740kg/m3，堆積密度 1680kg/m3；粗骨料優(yōu)選5～20mm 級(jí)配碎石，表觀密度 2800kg/m3，堆積密度1590kg/m3；外加劑優(yōu)選西卡 3300 聚羧酸高性能減水劑；摻合料為博磊Ⅰ級(jí)粉煤灰和微硅粉 EBS。

混凝土拌合物的坍落度與擴(kuò)展度試驗(yàn)根據(jù) GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢測(cè)。

混凝土強(qiáng)度根據(jù) GB/T 50107—2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試，混凝土試塊尺寸為 100mm×100mm×100mm。

2 混凝土制備

首先按設(shè)計(jì)配合比稱(chēng)量普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、硅灰、細(xì)骨料、粗骨料、聚丙烯纖維、水、減水劑，然后依次將粗骨料、細(xì)骨料、粉煤灰、硅灰、普通硅酸鹽水泥加入攪拌機(jī)攪拌 2～3 分鐘，再加入外加劑和水，拌合 2～3 分鐘。

試驗(yàn)經(jīng)優(yōu)化配合比后，所得 C70 混凝土配合比如表1 所示。

其中，水膠比 0.23，砂率 37%，fcu,0≥fcu,k+1.645σ。

3 試驗(yàn)結(jié)果與工程應(yīng)用

根據(jù)表 1 配合比制備出的 C70 混凝土，坍落度為(200±20)mm，擴(kuò)展度為 600mm×600mm，混凝土強(qiáng)度為 81.6～85.0MPa。

C70 混凝土進(jìn)行生產(chǎn)后，每次出廠檢測(cè)的混凝土坍落度如圖 1 所示，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，選取了其中一個(gè)階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為代表，當(dāng) C70 混凝土規(guī)模化生產(chǎn)時(shí)，其初始坍落度為 210mm，擴(kuò)展度為 590mm×600mm。隨著混凝土生產(chǎn)持續(xù)進(jìn)行，混凝土出廠的坍落度始終保持在 180～210mm 之間，擴(kuò)展度基本穩(wěn)定在550/590～550/600mm 之間，混凝土的倒空時(shí)間為 5～8s，由此可見(jiàn)，所生產(chǎn)的 C70 混凝土具有符合施工要求的工作性能。

圖 1 新拌 C70 混凝土擴(kuò)展度與倒空時(shí)間

為了驗(yàn)證 C70 混凝土的真實(shí)泵送性能，在生產(chǎn)場(chǎng)地采用柴油混凝土泵車(chē)進(jìn)行了試泵送，如圖 2 所示，采用水平方向設(shè)置 90° 彎管和設(shè)置垂直方向泵管的方式，對(duì)C70 混凝土拌合物進(jìn)行泵送試驗(yàn)（圖 2a、2b），結(jié)果表明，該混凝土具有良好的泵送性能。根據(jù) JGJ/T 10—2011《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》計(jì)算，C70 混凝土的泵送高度超過(guò) 100 米。

表 1 C70 級(jí)混凝土配合比

圖 2 C70 混凝土試泵送與施工現(xiàn)場(chǎng)泵送

如圖 2c 和 2d 所示，C70 混凝土在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行泵送，泵送過(guò)程未出現(xiàn)離析和堵管問(wèn)題，混凝土表現(xiàn)出優(yōu)異的泵送性能，混凝土成型后表面平整光滑，呈現(xiàn)鏡面效果，表明 C70 混凝土具有良好的均勻性和密實(shí)性。

為了監(jiān)測(cè)實(shí)際施工過(guò)程中的混凝土工作性能，選取現(xiàn)場(chǎng)一輛罐車(chē)混凝土進(jìn)行取樣測(cè)試，混凝土坍落度如圖 3 所示。隨著現(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)間延長(zhǎng)，混凝土的坍落度損失有增加的趨勢(shì)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)澆筑時(shí)間達(dá)到 60min 時(shí)，混凝土的坍落度損失為 20mm，混凝土的實(shí)際坍落度為180mm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)泵送情況，結(jié)果表明 C70 混凝土具有優(yōu)良的工作性能。成型后混凝土結(jié)構(gòu)柱回彈檢測(cè)后，28d 強(qiáng)度平均達(dá)到 82MPa，達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求。

圖 3 混凝土現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)坍落度隨澆筑時(shí)間變化

4 結(jié)論

（1）試驗(yàn)配制出 C70 級(jí) HPC，坍落度為 (200±20)mm，倒置排空時(shí)間為 5～8s，具有良好的工作性能。

（2）C70 混凝土生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量穩(wěn)定，出廠混凝土質(zhì)量穩(wěn)定，施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑過(guò)程中混凝土坍落度損失較小，工作性能良好。

（3）C70 HPC 的試驗(yàn)泵送高度超高 100m，在施工現(xiàn)場(chǎng)滿(mǎn)足工程泵送要求，混凝土成型后 28d 強(qiáng)度平均達(dá)到 82MPa，建筑結(jié)構(gòu)柱表面光滑平整。

（4）HPC 是當(dāng)前超高層建筑工程技術(shù)的重要課題，與常規(guī)混凝土相比具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。隨著國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大、工程建設(shè)對(duì)綠色高性能混凝土需求的增漲，HPC 將不僅在超高層建筑中得到更廣泛的應(yīng)用，在橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用也將進(jìn)一步發(fā)展。HPC 仍有大量的研究工作亟待開(kāi)展，以解決工程建設(shè)中不斷遇到的新問(wèn)題。