邵建新

(浙江省第一水電建設集團股份有限公司，杭州 310051)

0 引 言

高性能混凝土在施工過程中要求混凝土具有良好的流動性、黏聚性、保水性，可順利通過復雜密集鋼筋及異形結構，不出現(xiàn)石頭堆積情況。高性能混凝土施工過程中容易出現(xiàn)混凝土和易性差導致的堵管、溫度裂縫等質量問題，重點在于原材料選取及配合比設計，同時對于壩體等大體積混凝土，內部溫升很容易>95℃，嚴重影響結構的安全性。優(yōu)質粉煤灰、礦粉可以顯著降低體系水化放熱量，有效推遲最大放熱峰出現(xiàn)時間，平穩(wěn)水化，避免劇烈溫升，同時改善配合比設計，優(yōu)化材料比例，針對工程存在的基本性能較差、溫度裂縫等問題，通過測試流動度、倒筒時間、收縮率等關鍵指標，對高性能混凝土基本性能開展研究[1]。

1 工程概況

某大壩為混凝土重力壩，壩頂長度為499.8m，壩高最高為65.9m，相應的擋水位為58.8m，按大壩尺寸算，該工程混凝土為大體積混凝土，由于壩體鋼筋結構密集復雜，異形腔較多，混凝土基本性能較差，輔助振搗仍無法通過鋼筋，石頭堆積情況嚴重；另外，混凝土內部實測溫度過高，形成局部溫度裂縫。

2 試驗原材料

試驗水泥為P·O42.5級水泥，測試標準稠度需水量27.6%，3d抗壓強度27.9MPa，28d抗壓強度51.9MPa；試驗粉煤灰為I級粉煤灰，細度4.9%，燒失量1.8%，需水量比93%；試驗礦渣比表面積414m2/kg，7d活性指數(shù)85%，28d活性指數(shù)102%；試驗硅灰需水量比119%，7d活性指數(shù)達110%；試驗中粗河砂，細度模數(shù)2.7，含泥量1.9%，碎石5-16mm連續(xù)級配，含泥量0.6%；外加劑為聚羧酸高效外加劑，固含量18.6%，減水率20%；水為飲用水[2-3]。

3 高性能混凝土配合比設計

膠凝材料用量為540kg/m3，粉煤灰取代范圍0-20%，硅灰取代范圍0%-6.1%，礦粉取代范圍0%-30%，通過調整聚羧酸減水劑不同組分的搭配比例，達到調整混凝土和易性的目的，混凝土配合比，見表1。

表1 混凝土配合比 kg/m3

4 實驗結果分析

4.1 不同因素對高性能混凝土基本性能的影響

針對項目施工過程中出現(xiàn)的基本性能差、無法通過鋼筋以及溫度裂縫等質量問題，研究不同礦物摻合料取代率對于混凝土流動度、倒筒時間等關鍵指標的影響。不同因素對高性能混凝土流動性能的影響，見圖1。

圖1 不同因素對高性能混凝土流動性能的影響

由圖1可知：①粉煤灰對于混凝土基本性能改善具有積極作用，隨著粉煤灰摻量的不斷增加，混凝土流動性能呈現(xiàn)先增加后基本不變的趨勢，主要由于粉煤灰的球形顆粒，產(chǎn)生滾珠效應，表明粉煤灰超過最佳值，滾珠效應不占主要作用；②硅灰對于混凝土黏聚性能具有重要作用，隨著硅灰摻量的增加，混凝土黏聚性逐漸優(yōu)異，混凝土擴展度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，但單一使用硅灰改善效果并不顯著；③隨著礦渣摻量的增加，混凝土擴展度并未有顯著改善，表明礦渣摻入并未對和易性有貢獻。當粉煤灰摻量為20%時，當硅灰摻量為3.6%時，為4.2s，混凝土流動性好，黏聚性好，保水性好，混凝土整體黏度小，倒筒時間適中，泵送阻力小，泵送性能優(yōu)異，有利于施工。

4.2 不同因素對高性能混凝土抗壓強度的影響

研究礦物摻合料中不同取代率對于混凝土不同齡期抗壓強度的影響，混凝土不同齡期抗壓強度，見圖2。

圖2 混凝土不同齡期抗壓強度

由圖2可知：不同礦物摻合料對于不同齡期的抗壓強度影響也不相同，硅灰主要提供早期(3d、7d)強度，礦渣提供中期(28d)強度，粉煤灰提供后期(60d)強度，主要由于不同礦物摻合料水化速率不同，形成互補。硅灰對于混凝土早期強度貢獻較大，但取代率上升后，混凝土黏度增加，主要由于硅灰需水比較大，因此不宜多加；隨著礦渣摻量的不斷增加，混凝土中期強度呈現(xiàn)先增加后基本不變的趨勢；當摻量>20%時，中齡期強度增長幅度不大；隨著粉煤灰摻量的不斷增加，混凝土60d抗壓強度呈現(xiàn)先增加后不變的趨勢，當摻量超過20%時，長齡期強度增長幅度不大[4]。

4.3 高性能混凝土收縮性能研究

研究模擬混凝土內部水化溫升變化規(guī)律，提供理論依據(jù)，避免由于局部溫升過高導致的裂縫出現(xiàn)。對試塊開展收縮試驗，確定最佳配合比?；炷潦湛s試驗測試結果，見圖3。

圖3 混凝土收縮試驗測試結果

選取3個配合比開展收縮試驗。由圖可知，配比2(SP45010)的21d收縮率<配比1(編號為SP45001)，配比3(編號為SP45012)的21d收縮率<配比2(編號為SP45012)，因此，配比編號為SP45012的混凝土收縮率最小，21d收縮率較7d收縮率漲幅不大，為2.9×10-4，表明配合比編號SP45012的混凝土體積穩(wěn)定性較好。主要由于隨著粉煤灰、礦渣不斷取代水泥，而礦渣發(fā)生二次水化反應時間明顯滯后，體系水化勻速進行，水化放熱平穩(wěn)，規(guī)避內部溫升急劇升高的問題，反饋到實體結構，即實體表面平整，無溫升導致的溫度裂縫出現(xiàn)[5]。

5 結 論

1)優(yōu)質粉煤灰、硅灰的引入，對于改善混凝土和易性具有重要作用。混凝土流動度、黏度均得到顯著改善。由于粉煤灰持續(xù)進行二次水化，因此可提供長齡期60d及以上抗壓強度，當粉煤灰摻量20%、硅灰摻量3.6%時，混凝土流動性、黏度及長期強度基本達到最優(yōu)值。

2)礦粉對于改善混凝土中期強度具有重要作用。礦粉的引入顯著改善混凝土中期抗壓強度，當?shù)V渣摻量達到20%時，混凝土28d抗壓強度達到最優(yōu)值。

3)通過對混凝土開展收縮性能試驗，模擬不同礦物摻合料搭配比例的收縮性能變化過程。通過收縮試驗結果，優(yōu)選后確定礦物摻合料最佳搭配比例為：粉煤灰摻量20%、硅灰摻量3.6%、礦渣摻量20%。