【摘要】当前，超高强泵送混凝土在我国应用越来越广泛，但应用过程中依然存在一些问题，如配合比设计缺乏规范参考，配置过程过于依靠经验、技术还未成熟等，要满足工程应用超高强泵送混凝土的相关要求，还要做更深入的分析。本文结合笔者多年的研究实践，探讨C100超高强泵送混凝土的配置。
【关键词】C100；超高强泵送混凝土；矿物掺合料；配合比
伴随着我国经济的快速发展和建筑行业的发展，超高强泵送混凝土的应用将成为未来发展的必然趋势。近年来，超高强泵送混凝土已经在超高层建筑、大跨度桥梁等工程中得到了应用。超高强泵送混凝土具有较高强度的同时，也具有混凝土粘度大、自收缩大、脆性大、易产生开裂等一系列问题。如何配制高可泵性、高体积稳定性的超高强泵送混凝土是困扰混凝土行业研究工作者和生产者的一大难题。越来越多学者也开始对超高强混凝土配置技术进行研究，比如王冲从超高强混凝土制备与强度基础进行分析，在不剔除粗骨料的情况下应用普通工艺和常规材料，制得365天抗压强度是178.3MPa、坍落度为210mm的超高强高性能混凝土。而王成启采用超细矿物掺合料进行C100超高强高兴能混凝土的配制研究，结果发现超细矿渣粉和粉煤灰微珠可有效改善超高强混凝土的工作性、抗压强度和耐久性。刘洋在国内多种高强配合比调研的基础上，开展了基于全算法的C100超高强混凝土的配制研究，使得C100超高强混凝土的配制方法更合理。综上，目前国内关于超高强混凝土配制的研究主要集中在如何配制出满足目标要求的混凝土，而关于配合比参数对C100超高强泵送混凝土性能影响的研究不多，配合比参数对混凝土性能的影响规律也不明晰，仍需进一步研究。
1.原材料与试验方法
1.1原材料
本实验研究采用了六种水泥、五种掺合料体系、三种碎石类型，原材料的检测结果分别见表1、表2和表3所示。其他材料的产地及性能指标如下：细骨料采用广西合浦河砂，2区中砂，细度模数为2.6，含泥量为0.5%；减水剂采用江苏苏博特新材料股份有限公司的聚羧酸高性能减水剂，含固量为30.4%，减水率为30%；阻锈剂采用江苏苏博特新材料股份有限公司的阻锈剂，含固量为5.19%；水采用饮用水。
表1 不同种类水泥的性能
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1.2配制目标与试验方法
参考《高强混凝土应用技术规程》（JGJ/T 281-2012）中关于高强混凝土配制的技术要求，得到配制目标：28 d抗压强度≥115.0 MPa；混凝土出机坍落度：(240±20)mm；扩展度≥500 mm；5 s≤倒置坍落度筒排空时间≤20 s；1h坍落度经时损失≤10 mm；满足泵送混凝土要求。采用固定其他参数不变，改变其中一个参数的方式，分别研究水泥品种、胶凝材料用量、掺合料种类和掺量、水胶比以及碎石类型等对混凝土工作性能和抗压强度的影响规律，在满足配制目标的前提下，选择工作性能和抗压强度均最佳的混凝土配合比[3]。
2.试验结果与分析
2.1水泥品种
固定胶凝材料用量、掺合料用量和水胶比等配合比参数不变，研究水泥品种对混凝土工作性能和抗压强度的影响。混凝土配合比以及混凝土的工作性、抗压强度的试验结果见分别表4、表5和图1所示。
表4 不同水泥品种下的混凝土配合比（kg/m3）
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图1 水泥品种对混凝土强度的影响
从表5和图1中可以看出：配合比参数相同的情况下，采用粤秀P·II 52.5水泥配制的混凝土28d抗压强度最高，但是其工作性能最差，难以满足泵送混凝土的要求。相比之下，虽然采用南宁P·II 52.5水泥的混凝土28 d抗压强度比采用粤秀P·II 52.5水泥的稍低，但其工作性能较优。为了分析水泥品种对对配制C100泵送混凝土的工作性能和力学性能的影响机制，采用XRD定量测试了六种水泥样品的矿物组成，结果见表6所示。
表6 水泥X射线Rietveld全谱拟合定量结果
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从表6中可见，粤秀P·II 52.5水泥的C3A含量最大，嘉华P·LH 42.5水泥的C3A含量最小。在同样配合比情况下，采用粤秀P·II 52.5水泥的混凝土倒筒时间最长，而采用嘉华P·LH 42.5水泥的混凝土倒筒时间最短，这是因为水泥中的C3A含量越高，水泥的需水量越大，而水泥标准稠度用水量大小对混凝土的工作性能影响很大；水泥的早期强度与C3S和C3A的含量关系密切，中后期强度与C2S含量有关。C3S和C3A的含量越高，混凝土的早期强度越高；C2S含量越高，混凝土中后期强度越高。所以在3天和7天龄期时，采用粤秀P·II 52.5水泥的混凝土抗压强度最高，采用嘉华P·LH 42.5水泥的抗压强度最低，而28天龄期时二者抗压强度相当。可见，配制C100超高强泵送混凝土，宜选用标准稠度用水量较低（不宜大于26%）、C3S含量较高（不宜小于60%）、C3A含量较低（不宜大于5%）、比表面积较低（不宜大于350 m2/kg）的水泥。采用本实验所用原材料，在保证工作性能前提下，配合比参数固定的情况下，遵循“强度优先”原则，配制C100超高强泵送混凝土，宜优先选择南宁P·II52.5水泥。
2.2胶凝材料用量
在胶凝材料用量为610~730 kg/m3，碎石类型为玄武岩碎石，掺合料用量为25%，水胶比为0.18~0.24的情况下，对40组标养抗压强度数据进行模糊统计分析，得到胶凝材料用量与混凝土强度的关系，结果见图2所示。
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图2 胶凝材料用量对混凝土抗压强度的影响
从图2中可以看出，混凝土标养3 d、7 d和28 d抗压强度均随胶凝材料用量的增加呈现先增加后降低的规律，抗压强度在胶凝材料用量为640 kg/m3时达到最大。此胶凝材料用量下，混凝土标养3 d、7 d和28 d抗压强度分别为93.8 MPa，106.5 MPa，122.6 MPa。可见，采用本实验所用原材料，在保证工作性能前提下，砂率为38%时，遵循“强度优先”原则，
配制C100超高强泵送混凝土，宜优先选择640 kg/m3的胶凝材料用量[4]。
3.小结
目前C100超高强高性能混凝土的应用越来越广泛，但随着河砂资源的日益减少、采石场环境保护要求的提高以及电厂、炼钢厂等升级改造等原因，优质砂石和优质矿物掺合料资源日益紧缺，建议进一步研究采用机制砂等人工砂，石灰石粉和偏高岭土等新型矿物掺合料配制C100超高强机制砂自密实混凝土，并研究其超高泵送性能、生产制备工艺、质量评价方法等。
参考文献
[1]李美丹,余红发,杨礼明.C100超强混凝土配制技术及蒸汽养护特性的研究[C].全国高性能混凝土和矿物掺合料的研究与工程应用技术交流会,2006
[2]郑应生,周堂贵.C100高强高性能混凝土的配制技术[J].浙江建筑,2015,32(11):
[3]龚进.钢筋混凝土拱桥肋内灌C100混凝土施工工艺[J].江西建材,2018,11(5)