C80高強混凝土的配制及施工性能研究

湯傳彬，石秋梅，張承信

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

C80高強混凝土的配制及施工性能研究

湯傳彬，石秋梅，張承信

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

本文利用淮海地區原材料、普通攪拌技術配制出 C80 高強混凝土，通過對攪拌、運輸、泵送過程的研究，驗證了C80 高強混凝土與混凝土機械的匹配性，對于高強度混凝土在淮海地區推廣應用具有重要的參考價值和實際意義。

高強混凝土；攪拌；運輸；泵送；混凝土機械

0 前言

1 原材料

1.1 水泥

淮海中聯水泥有限公司生產的 P·O52.5 級水泥，選用優質高強度等級旋窯硅酸鹽水泥熟料，摻加適量石膏和混合材料，采用先進生產工藝磨制而成，具有色澤美觀、早期強度高、抗滲、抗凍、耐磨性能好、干縮率低等特點。性能穩定（性能指標見表 1），廣泛適用于配制高強度等級、超高強度等級混凝土及大跨度梁架等工程中，制造地上、地下及水中的混凝土、鋼筋混凝土及預應力混凝土結構，包括受循環凍融的結構及早期強度要求較高的工程。

表 1 淮海中聯 P·O52.5 硅酸鹽水泥性能指標

1.2 骨料

（1）砂。制備 C80 高強高性能混凝土宜采用細度模數為 2.6～3.0 的河砂，砂含泥量小于 1%，氯離子含量小于0.02%，經堿集料反應試驗后試件無裂縫、酥裂，在規定試驗期內的膨脹率小于 0.1%[1]。根據攪拌站前期的試驗資料，選用級配較好的宿遷駱馬湖中砂，細度模數 2.6～2.9。

（2）石。鑒于泵送施工的要求，石料的最大粒徑不宜超過 20mm。此項目選用徐州茅村碎石，粒徑 5～20mm，包括光面石（5～10mm）和小石（10～20mm）兩個粒級。

1.3 摻合料

通過攪拌站前期生產經驗，粉煤灰選用國華電廠Ⅰ級灰，礦粉選用正陽 S95 級礦粉。

圖7中間的波形為實驗設備采集到的原始波形數據,可見數據中存在大量噪聲干擾;圖7中最下方波形數據為傳統鎖相環的濾波效果圖,可見傳統鎖相環的提取效果并不顯著,信號中仍存在大量噪聲,圖7中最上方為改進的EKF結合SPLL的算法對信號的提取效果圖,從圖中可以看出,改進的算法的信號的跟蹤和提取都有大幅改善。

1.4 外加劑

用于高強混凝土中的外加劑，應具有高效減水性能，同時具有緩凝、適合長距離運輸、超高度泵送的優點[4]。結合攪拌站前期經驗，經分析確定選用浙江五龍化工股份有限公司生產的 ZWL-A-IX 型高效減水劑。

2 確定混凝土配合比

根據國內外研究資料，目前國內配制高強混凝土的技術措施主要為采用高強度等級水泥，低水膠比（并保持必要的水灰比），采用活性礦物摻合料和高效減水劑相配合的技術路線，高強混凝土配制技術的關鍵在于選定高效減水劑與活性細摻料，并輔以骨料優選和配合比優化等措施[5]。

依據攪拌站經驗及相關標準，設計三組方案進行試驗，對不同配合比混凝土的坍落度、擴展度及 1h 后坍落度保持值，7d、28d 抗壓強度進行試驗，其結果如表 2 所示。

分析表 2 可知，三種方案的混凝土試樣坍落度相差不多，1h 后坍落度損失值都在 20mm 左右，其中第 2 種方案的坍落度、擴展度較高，1h 后坍落度保持值也相對高些，這說明方案 2 所配制混凝土的流動性和性能保持性較好。

從抗壓強度測試結果（表 2、圖 1）可以看出，28d 抗壓強度均能達到 80MPa 以上，7d 抗壓強度即可達到 28d 強度的85% 以上，這是由于高性能混凝土水灰比較小，溫度稍高的條件下水分更易蒸發，所以對于高強混凝土，澆筑初期及時養護很關鍵，應避免澆筑后長時間處于面干狀態。對比三組試驗可以看出，方案 2 所配制混凝土 28d 抗壓強度最高，早期強度也相對較高，而且和易性較好。

表 2 混凝土配合比及性能

圖 1 不同配比 C80 混凝土抗壓強度隨養護時間的變化圖

綜合以上分析，選取方案 2 的配方進行混凝土與混凝土機械匹配性的后續試驗研究。

4 C80 高強混凝土與混凝土機械匹配性研究

JS3000 混凝土攪拌機按方案 2 的配方拌合后，經混凝土攪拌運輸車運送到施工地點，途中運輸時間 40 分鐘，由HB60K 混凝土泵車泵送施工。

4.1 C80 高強混凝土攪拌過程

JS3000 混凝土攪拌機生產 3 方 C80 高強度等級混凝土時，投料時間比正常投料時間延后 7～10s，所需攪拌時間大于正常攪拌時間，且攪拌過程攪拌主機出現明顯的裹軸現象，如圖 2 所示。

圖 2 C80 混凝土攪拌后裹軸現象

經測量，采用普通投料方式進行 3 方 C80 高強混凝土攪拌過程中，JS3000 攪拌主機處于長時間滿載，短時間過載狀態，對攪拌主機可靠性影響較大，不適宜長時間連續打料。當攪拌方量減少至 2.5 方時，攪拌主機峰值電流（約 180A）降至額定電流（206A）以下，以滿足主機的使用要求。

4.2 C80 高強混凝土運輸過程

裝料前先將未裝料的攪拌車稱重并做好記錄，確保攪拌筒內無殘余水，再將車放于站下待料（圖 3），使每輛攪拌車分別裝載新拌混凝土，運輸至施工地點。

在攪拌筒進料轉速一定情況下，檢測攪拌車裝料過程時發現，攪拌站按正常速度快速卸料時，短時間內進料口內便存留大量混凝土（圖 4），減慢卸料速度后，進料口內不會存留過多混凝土，能夠正常裝料（圖 5）。這是由于 C80 高強混凝土水灰比較小，拌合物黏度大，進料速度相對普通混凝土慢。

圖 3 G16SX 混凝土攪拌運輸車在卸料口待料

圖 4 G16SX 攪拌站快速卸料時攪拌車進料口狀態

圖 5 G16SX 攪拌站緩慢卸料時攪拌車進料口狀態

圖 6 G16SX 攪拌車卸料時攪拌筒內混凝土狀態

圖 7 G16SX 攪拌車卸料后攪拌筒內混凝土殘留狀態

同理，如圖 6、7 所示，由于 C80 高強混凝土黏度較大，攪拌車在卸料過程中，筒體內表面、葉片表面及出料口，溜槽等與混凝土接觸表面都附著較多的混凝土，必然導致卸料完畢后攪拌車的卸料殘余率較高。為保證攪拌車的使用性能及壽命，卸料后應進行及時、徹底的清理。

4.3 C80 高強混凝土泵送性能

就普通混凝土而言，坍落度能夠大體上反映混凝土工作性的變化，但高強混凝土僅憑坍落度試驗不能對其工作性能做出全面的評價[6]。為全面考察混凝土的工作性能，本項目取三輛攪拌車中混凝土試樣編號 01、02、03，對泵送前混凝土的坍落度、擴展度及坍落度筒倒置排空時間進行了試驗并記錄如表 3。按照 JGJ/T 2819—2012《高強混凝土應用技術規程》規定，泵送高強混凝土的擴展度 500mm，倒置坍落度筒中拌合物自由排空時間在 5～25s 之間，則可以認為混凝土的工作性能即可泵送性良好。由表 3 中數據可以看出，前兩組試驗效果相對理想，說明此高強混凝土具有較好的保塑性，工作性能良好，便于泵送。

對 01、02、03 組 C80 混凝土進行泵送試驗，圖 8、圖9 為現場泵送施工的情況。對于泵送高強混凝土而言，解決高粘度和可泵送性之間的矛盾是泵送施工的關鍵[7-8]。由于高強混凝土的水灰比低，黏性大，采用較低的泵送速度更有利于泵送作業的進行。試驗過程中，01、02 組 C80 混凝土在均勻、慢速條件下，泵送過程較順利，泵送系統壓力較穩定，沒有出現突升現象。03 組 C80 混凝土相對較稠，泵送開始泵送系統壓力突升，為避免堵管現象發生，試驗終止。

表 3 泵送前混凝土性能指標

圖 8 G16SX 混凝土攪拌運輸車卸料

圖 9 HB60K 混凝土泵車泵送施工和布料施工

5 結論

（1）選擇適當的原材料，普通混凝土攪拌工藝可以配制出 C80 級高強混凝土。

（2）當水灰比為 0.26，砂率為 35% 時，所配制 C80 高強混凝土具有良好的工作性能、力學性能。

（3）普通混凝土機械可以用于 C80 高強混凝土的攪拌、運輸和泵送施工，但需根據使用工況降低攪拌方量（建議不超過為普通混凝土裝載量的 60%）、運輸裝載量（約為原普通混凝土裝載量的 56%）及適當調整泵送工藝參數，同時應考慮高強混凝土對混凝土機械使用壽命的影響，適當增加清理、維護頻次。

（4）對于以生產高強度混凝土為主的攪拌站，應重新設計攪拌主機的功率匹配及抗磨損性能評估，保證重大工程順利進行。

[1] 黃勇，李遠濱．C80 高性能混凝土試驗研究[J]．混凝土與水泥制品，2013(2): 12-15．

[2] 劉富玲．高強混凝土的配合比優化及智能分析[J]．混凝土，2010(7): 129-131．

[3] 羅世明，楊嘵華，曹玲春，等．C80 高強高性能泵送混凝土研究與應用[J]．混凝土， 2009(6): 97-102．

[4] 周文彪, 周秀芬．C80 高強混凝土配比試驗研究[J]．混凝土與水泥制品, 2011(2): 32-36．

[5] 趙志峰．C80高強混凝土配合比的試驗研究[J]．山西建筑，2012, 38(36): 136-138．

[6] 陳肇元，朱金銓．高強混凝土結構技術規程 (CECS104:99)介紹（一）[J]．建筑結構，2001, 31(1): 63-66．

[7] 葉瓊，何亞伯．某超高建筑 C60 高性能混凝土超高泵送參數[J]．工業建筑，2012, 42(1): 144-148．

[8] 賈皚．淺談高強混凝土 C80 的設計及泵送施工[J]．商品混凝土，2013(3): 94-96．

［通訊地址］徐州徐工施維英機械有限公司（221000）

湯傳彬，男，工程師。