海港工程高性能混凝土摻合料選擇試驗(yàn)研究

胡成

（上海松騰混凝土制品有限公司，上海 201617）

0 引言

根據(jù) JTS 257—2—2012《海港工程高性能混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于海港工程鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，浪濺區(qū)應(yīng)采用高性能混凝土，水位變動區(qū)和大氣區(qū)根據(jù)需要可采用高性能混凝土[1]。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定浪濺區(qū)高性能混凝土的技術(shù)指標(biāo)見表 1。

表1 混凝土技術(shù)指標(biāo)

JTS 257—2—2012《海港工程高性能混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：試驗(yàn)用的混凝土試件，對摻加粉煤灰或粒化高爐礦渣粉的混凝土，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下 56d 齡期的試驗(yàn)結(jié)果評定[1]。JTJ 275—2000《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：抗氯離子滲透性試驗(yàn)用的混凝土試件應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù) 28d，試驗(yàn)應(yīng)在 35d 內(nèi)完成[2]。對摻加粉煤灰或粒化高爐礦渣粉的混凝土，可按 90d 齡期的試驗(yàn)結(jié)果評定[2]。

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對于海港工程高性能混凝土技術(shù)指標(biāo)要求一致，但是關(guān)于試件齡期要求并不一致，有 28d、56d、90d 齡期，可能導(dǎo)致混凝土抗氯離子滲透性評定不合格。本文主要探討對混凝土配合比設(shè)計(jì)，及混凝土試件齡期的選擇，判斷混凝土抗氯離子滲透性評定比較合理的齡期，選擇合適的摻合料品種及比例。

1 試驗(yàn)原材料

（1）水泥：江蘇鶴林 P·O42.5 級，摻合料粉煤灰+礦粉摻量：5%+10%，C3A 含量 7.19%，其他物理化學(xué)性能見表 2，各項(xiàng)指標(biāo)均符合 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）粉煤灰：上海高熱實(shí)業(yè)有限公司新寶粉煤灰綜合利用廠 F 類 Ⅱ 級，其他物理化學(xué)性能見表 3，各項(xiàng)指標(biāo)均符合 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標(biāo)準(zhǔn)中 F 類 Ⅱ 級要求。

表3 粉煤灰性能檢測結(jié)果

（3）礦粉：日照京華新型建材有限公司 S95級，其他物理化學(xué)性能見表 4，各項(xiàng)指標(biāo)均符合 GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》標(biāo)準(zhǔn)中 S95 級要求。

表4 礦粉檢測結(jié)果

（4）外加劑：江蘇蘇博特 PCA?-Ⅰ聚羧酸高性能減水劑，勻質(zhì)性指標(biāo)見表 5，各項(xiàng)指標(biāo)均符合 GB 8076—2008《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 聚羧酸高性能減水劑檢測結(jié)果

（5）硅灰：采用上海天凱微硅灰，比表面積19000m2/kg。

（6）骨料：粗骨料為湖州產(chǎn)碎石，級配 5～25mm，細(xì)骨料為福建砂，細(xì)度模數(shù)為 2.7 的中砂，其余性能指標(biāo)均滿足 JTS 202—2011《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》要求。

2 混凝土配合比與試驗(yàn)方法

混凝土配合比坍落度設(shè)計(jì) 160～210mm；粉煤灰摻量為 15%、20%、25%，礦粉摻量為 15%、25%、20%、30%、35%、40%，硅灰摻量 6%、8%、10%，摻合料采用單摻及復(fù)摻，配合比參照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》、JTS 202—2011《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》。水膠比固定采用 0.34，具體配合比見表 6。

試驗(yàn)方法：高性能混凝土強(qiáng)度檢測按 JTJ 270—98《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，抗氯離子性能用電通量表征，電通量檢測按照 JTS 202—2—2011《水運(yùn)工程混凝土控制標(biāo)準(zhǔn)》。抗氯離子滲透性試件采用 φ95×50圓柱體，試件全部采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)[2]。電通量測試儀器采用北京耐爾得儀器設(shè)備有限公司 NEL-PEU 型混凝土電通量測定儀進(jìn)行試驗(yàn)，通過 60V 恒定電壓 6h，測得的總電量值以庫侖為單位表示。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

力學(xué)性能及電通量值見表 7（由于不是必要檢測項(xiàng)目，C1～E5 組混凝土 90d 抗壓強(qiáng)度未檢測）。混凝土抗壓強(qiáng)度對比圖見圖 1。

表6 混凝土配合比 kg/m3

由圖 1 可知，在相同水膠比的情況下，不同摻合料對混凝土強(qiáng)度影響不同，粉煤灰的摻入對混凝土 28d 強(qiáng)度影響比較大，摻量越大，強(qiáng)度越低，隨著齡期的增長，混凝土強(qiáng)度也在增長；礦粉的摻入對 28d 強(qiáng)度也有一定影響，隨著齡期增長，強(qiáng)度增長也比較多，由于后期強(qiáng)度比純水泥強(qiáng)度高；硅灰的摻入對混凝土強(qiáng)度影響明顯。

混凝土抗氯離子滲透性能曲線圖見圖 2～6。

由圖 2 可知使用純水泥配制的混凝土電通量不能滿足海港工程高性能混凝土要求；單摻粉煤灰 28d、56d齡期混凝土電通量都大于 1000C，只有粉煤灰摻量為25%，90d 齡期的混凝土電通量小于 1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。

表7 力學(xué)性能及電通量值

由圖 3 可知單摻礦粉 28d 混凝土電通量都大于1000C，礦粉摻量小于 30%、56d 齡期混凝土電通量都大于 1000C，只有礦粉摻量大于 30%，56d 齡期或礦粉摻量大于等于 25%，90d 齡期的混凝土電通量小于1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。

由圖 4 可知單摻硅灰能減小混凝土電通量，摻量為8%、10%，28d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，硅灰摻量 6%、8%、10%，56d、90d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，都滿足海港工程高性能混凝土要求。

圖1 抗壓強(qiáng)度圖

圖2 單摻粉煤灰混凝土電通量

圖3 單摻礦粉混凝土電通量

圖4 單摻硅灰混凝土電通量

圖5 粉煤灰與礦粉復(fù)摻混凝土電通量

圖6 礦粉或粉煤灰與硅灰復(fù)摻混凝土電通量

由圖 5 可知復(fù)摻礦粉、粉煤灰 28d 齡期混凝土電通量都大于 1000C，90d 齡期混凝土電通量都小于1000C，粉煤灰摻量 20%、25%，復(fù)摻礦粉摻量大于15%、56d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。

由圖 6 可知粉煤灰與硅灰復(fù)摻 28d 齡期混凝土電通量都大于 1000C，56d、90d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，礦粉與硅灰復(fù)摻，28d、56d、90d 齡期混凝土電通量都小于 1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。

由圖 2～6 可知，試驗(yàn)編號為 C2、C3、D8、E3、E4、E5 配合比 28d 齡期混凝土電通量小于 1000C；試驗(yàn)編號為 B5、B6、C1、C2、C3、D4-D9、E1-E5 配合比 56d 齡期混凝土電通量小于 1000C；試驗(yàn)編號為A3、B3-B6、C1、C2、C3、D1-D9、E1-E5 配合比 90d齡期混凝土電通量小于 1000C，滿足海港工程高性能混凝土要求。從圖中可以看出混凝土 28d 齡期電通量滿足要求不太容易，需要摻入 8%～10% 硅灰，或大量摻入礦粉和粉煤灰，或一定量的礦粉、粉煤灰和硅灰復(fù)摻才能滿足要求；粉煤灰摻量 25%，礦粉摻量 25%～40%，硅灰摻量 6%～10%，粉煤灰摻量 20% 和礦粉摻量15%～25% 復(fù)摻，粉煤灰摻量 15%～20% 或礦粉摻量15%～25% 和 6% 硅灰復(fù)摻，混凝土 56d 齡期電通量符合要求；混凝土 90d 齡期電通量大于 1000C 的混凝土粉煤灰或礦粉摻量不大于 20%，摻合料摻量過小不能滿足海港工程高性能混凝土要求。從試驗(yàn)結(jié)果來看三種摻合料對混凝土電通量影響大小為硅灰＞礦渣＞粉煤灰，兩種復(fù)摻效果好于單摻，硅灰和礦粉復(fù)摻的效果明顯。

4 結(jié)論

（1）海港高性能混凝土需摻入大量摻合料，宜復(fù)摻摻合料，采用兩種或兩種以上摻合料，混凝土抗氯離子效果比較好。

（2）混凝土齡期不宜采用 28d，宜采用 56d 或90d，從工程驗(yàn)收及經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，采用 56d 齡期對混凝土強(qiáng)度及抗氯離子滲透性驗(yàn)收比較合適，對工程工期影響最小。

（3）粉煤灰摻量 20%～25%，礦粉摻量 20%～40%，硅灰摻量 6%～8%，復(fù)合摻量 50% 結(jié)果比較好。

（4）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果采用粉煤灰摻量 20%，礦粉摻量 20% 的配合比應(yīng)用于某軍用港口 C50 高性能混凝土施工，齡期采用 56d 齡期評定，結(jié)果強(qiáng)度和電通量全部滿足要求。