影響Ｃ４０泵送混凝土的幾個重要因素

摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，通過對影響C40泵送混凝土的幾個因素的研究，明確了利用本地區(qū)原材料配制C40泵送混凝土所應(yīng)遵循的原則，為配制出符合要求的高強(qiáng)度混凝土奠定了基礎(chǔ)，同時為配制其他型號高強(qiáng)混凝土提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：C40泵送混凝土；影響因素；混凝土配制原則

1前言

隨著混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展以及工程的需要，我國各地使用混凝土的強(qiáng)度在不斷的提高，特別是近幾年來，越來越多的高層建筑、大跨度橋、地下建筑等工程的使用和修建，使得高性能混凝土和泵送混凝土的要求越來越大。同樣，近幾年來的油田建筑業(yè)更是發(fā)展迅速，高層建筑拔地而起，我單位所接收的泵送混凝土的委托檢測也不斷增多。因此，如何配制適合施工使用的泵送混凝土，成為我們研究的重點(diǎn)。

混凝土是一種地方性建筑材料，只有充分利用本地特色的材料，才能使之具有實(shí)際的應(yīng)用意義和發(fā)展前景。因此在配制混凝土尤其是泵送混凝土之前，有必要對本地原材料的品質(zhì)、性能、對混凝土的影響有一個客觀全面的認(rèn)識。通過大量的配制試驗發(fā)現(xiàn)，在配制泵送混凝土?xí)r，當(dāng)水泥和外加劑的品種一經(jīng)確定后，以下幾個因素將對混凝土的配制及其性能產(chǎn)生重大影響。即：石子的粒形、粒徑、砂率、摻合料的種類和數(shù)量。在本文中，我們以2008年5月，由勝利油田勝建集團(tuán)委托的，用于錦華南區(qū)高層住宅樓的C40泵送混凝土配合比設(shè)計為例，通過實(shí)驗進(jìn)行詳細(xì)的研究和探討。

2原材料的選擇

水泥——為山東鋁業(yè)有限公司生產(chǎn)的標(biāo)號為525R的普通硅酸鹽水泥，細(xì)度為0.08mm的方孔篩篩余5.2%，安定性合格，標(biāo)準(zhǔn)稠度27.0%，初凝3:20，終凝4:30，28天抗壓強(qiáng)度為56.6MPa。

骨料——粗骨料為粒徑5~20mm、級配合理的精選石灰石碎石，表觀密度為2460 kg/m3，含泥量為0.9%，針片狀含量為5.4%；砂是細(xì)度模數(shù)為2.5的Ⅱ區(qū)中砂，表觀密度為2600kg/m3，含泥量為0.9%，級配合理。

外加劑——采用WG-I混凝土泵送劑，其減水率為10~15%，緩凝6~8小時。

礦物摻合料——使用勝利發(fā)電廠生產(chǎn)的一級粉煤灰以及硅灰。

水——飲用水。

3實(shí)驗方案的擬定

首先采用精選粗骨料，以水泥用量、水灰比、砂率、硅灰用量為因素，進(jìn)行正交試驗，以確定用理想的原料配制C40泵送混凝土的合理配合比，作為實(shí)驗的基準(zhǔn)混凝土；以所配制出來的基準(zhǔn)混凝土為基礎(chǔ)，通過調(diào)節(jié)各種因素，來研究其對C40泵送混凝土的影響。

4C40泵送混凝土配合比的確定

C40泵送混凝土實(shí)驗室配制強(qiáng)度為： fcu，o = fcu，k+1.645σ=40+1.645×6=49.9MPa，進(jìn)行正交實(shí)驗表見表1：

經(jīng)試驗確定C40泵送混凝土的合理配比，其具體數(shù)據(jù)為：水泥用量：464 kg/m3，砂率：40%，硅灰：42 kg/m3，泵送劑5.10 kg/m3，W/C：0.39，28天抗壓強(qiáng)度：50.2MPa，坍落度175mm。新拌制混凝土具有良好的粘聚性和流動度。

5 影響泵送混凝土配制的幾個因素

5.1 石子粒形

分別用10%、20%、30%、40%的針片狀、連續(xù)級配的石子來取代基準(zhǔn)混凝土中的精加工石子，以研究石子粒形改變后其強(qiáng)度和坍落度的變化，基準(zhǔn)混凝土中其它因素不變。實(shí)驗結(jié)果見表2：

從實(shí)驗現(xiàn)象看，當(dāng)針片狀含量達(dá)到20%時，坍落度明顯減少，通過增加泵送劑可以使坍落度損失降低；但是當(dāng)針片狀含量進(jìn)一步增加時，坍落度減少更為顯著，通過泵送劑的增加很難有效的提高坍落度，且由于泵送劑的增加，導(dǎo)致混凝土中泥漿過稀，從而與骨料分離，形成離析，混凝土和易性極差。從28天抗壓強(qiáng)度來看，當(dāng)針片狀含量超過20%時，混凝土的強(qiáng)度損失過大，通過對數(shù)值的進(jìn)一步分析認(rèn)為，配制C40等級混凝土?xí)r，石子的針片狀含量以不超過10%為宜。

5.2 石子粒徑

石子粒徑是泵送混凝土配制是比較容易控制的一個因素，一般認(rèn)為，配制泵送混凝土?xí)r，石子的粒徑不宜超過20mm，經(jīng)查閱，國外許多有關(guān)資料認(rèn)為，最大石子粒徑應(yīng)為15mm。本實(shí)驗中選擇最大石子粒徑分別為10mm、20mm、30mm、40mm，且粒形比較理想的石子來配制泵送混凝土，實(shí)驗結(jié)果如表3：

從表3中可以看出：（1）石子的粒徑變化對坍落度影響不大，隨著泵送劑摻量的適當(dāng)調(diào)節(jié)，基本保持坍落度不變，但隨著粒徑的增大使離散性有所增加。（2）當(dāng)粒徑為15mm時，適當(dāng)增加外加劑的摻量，在保證相同流動性的前提下，也可以使混凝土的強(qiáng)度提高。所以，由此看出國外資料中選擇最大粒徑為15mm，也是有道理的。但粒徑的減少使混凝土的粘聚性明顯增大，可能會給泵送帶來不利影響，此問題需通過調(diào)整外加劑來加以解決。（3）粒徑的增加致使混凝土的強(qiáng)度顯著降低，當(dāng)粒徑大于40mm，可使混凝土的強(qiáng)度損失達(dá)15%以上，此時即使采用提高減水劑摻量、增加水泥漿用量的方法，也很難彌補(bǔ)這個強(qiáng)度損失值；而最大粒徑不超過30mm時，混凝土的強(qiáng)度損失值不很大（本實(shí)驗中不超過5%），通過一定的技術(shù)措施可以避免這個損失。因此，配制C40泵送混凝土的最大粒徑以不超過30mm為宜。

5.3砂率

將基準(zhǔn)混凝土中40%的砂率分別改為36%、38%、42%、44%后進(jìn)行實(shí)驗研究。實(shí)驗結(jié)果見表4。

從實(shí)驗結(jié)果中可以看出，當(dāng)砂率達(dá)到44%時，混凝土粘聚性顯著增大，流動極為緩慢，泵送阻力將會增大，但對坍落度值沒有明顯影響；而當(dāng)砂率小于38%時，混凝土的強(qiáng)度值雖然較大，但由于砂過大，難以發(fā)揮其潤滑和對粗骨料間隙的填充作用，故流動性變差，在泵送過程中，容易在泵壓下出現(xiàn)砂漿與粗骨料分離現(xiàn)象，造成堵泵。因此，對于C40泵送混凝土來說，38%~44%范圍內(nèi)的砂率較為理想。

5.4摻合料

對于泵送混凝土而言，優(yōu)質(zhì)摻合料是必不可少的重要組分。常用的摻合料有：粒化高爐礦渣、粉煤灰、硅灰等。它們含有大量的活性SiO2，可以與水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成水化硅酸鈣凝膠，為混凝土提供強(qiáng)度，同時，其微?？梢蕴畛浠炷林形⒖祝够炷吝M(jìn)一步密實(shí)，有利于強(qiáng)度的提高。

本實(shí)驗采用勝利發(fā)電廠生產(chǎn)的改性粉煤灰，擬通過粉煤灰內(nèi)摻取代水泥，來研究粉煤灰摻合料對混凝土的影響。

分別按5%、10%、15%、20%、25%的量來取代基準(zhǔn)混凝土中的水泥，觀察新拌制混凝土的和易性以及硬化混凝土的強(qiáng)度發(fā)展。實(shí)驗結(jié)果見表5：

從表5中可以看出，隨著粉煤灰取代量的增加，混凝土的坍落度呈升高趨勢，這是因為粉煤灰的需水量為98%，較水泥低。從28天強(qiáng)度看，當(dāng)取代量小于10%時，混凝土強(qiáng)度僅有非常微小的損失；當(dāng)取代量大于10%時，混凝土強(qiáng)度隨取代量的增加而銳減，當(dāng)取代量為25%時，強(qiáng)度損失可達(dá)40%。這說明等量的粉煤灰與水泥比較，它所提供的有效膠結(jié)材料遠(yuǎn)不如后者。故從本實(shí)驗中可知，粉煤灰對水泥的取代量不應(yīng)超過15%。

6結(jié)論

通過對以上四個因素對C40泵送混凝土配制影響的研究可知：

石子的最大針片狀含量不可超過10%;石子的最大粒徑不能超過30mm;最大砂率不宜超過44%，對泵送混凝土而言，其范圍以38%~44%為宜;粉煤灰對水泥的取代量不可超過15%。

以上結(jié)論是考慮單因素變化時的實(shí)驗結(jié)果，它指混凝土配比中作為單因素變化時，該因素應(yīng)具備的最起碼條件。當(dāng)綜合考慮這些因素的共同作用時，應(yīng)以上述指標(biāo)為參照，根據(jù)具體情況，相應(yīng)地調(diào)節(jié)各因素的參數(shù)，使它們之間達(dá)到協(xié)調(diào)。