C60高性能混凝土的研究

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广州东塔位于珠江新城J-2、J-3地块,主塔是一个复杂的超高层结构,主楼结构采用混凝土核心筒+巨型框架+伸臂桁架的多重受力体系。其中外框钢管混凝土柱内混凝土等级为C80(B5-L68),钢板墙内混凝土首层至L31层为C80混凝土,L32至L34层为C70高性能混凝土,L35层至屋顶剪力墙为C60混凝土,高度范围为m~m。

由于C80混凝土技术经过近一年的实践应用,已非常成熟,C70混凝土在C80基础上相关技术问题也得到相应的解决。目前重点是解决C60高层混凝土泵送问题,而高层混凝土的泵送施工,在保证混凝土质量的前提下,主要是改善并提高混凝土的工作性,包括坍落度、粘聚性、和易性等。为此,我司制订了如下C60混凝土试配方案。

1高层混凝土泵送原材料要求

⑴水泥

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。

⑵粗骨料

粗骨料最大粒径与输送管径之比:泵送高度在50m以下时,碎石不宜大于1:3.0;泵送高度在50至m之间时,不大于1:4.0;泵送高度在m以上时,不大于1:5.0。由于该项目高度较高泵直径为mm,因此碎石粒径控制25mm以内。

粗骨料应采用连续级配,高层泵送混凝土针片状含量不宜大于7%,因为针片状颗粒含量对混凝土可泵性影响很大,当针片状颗粒含量多和碎石级配不好时,输送管弯头处的管壁往往易磨损或爆裂,针片状一旦横在输送管中,即造成堵管现象。

⑶细骨料

砂宜选用中砂,通过0.mm筛孔的砂含量不宜低于15%。

⑷掺合料

混凝土掺合料主要有粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅粉以及微珠等。它们掺入到混凝土中,能显著改善混凝土的各项性能。

微珠是一种新型超微粉体,是经过独特工艺从优质粉煤灰中精选出来的一种超细粉体产品。具有活性高、质轻、耐高低温、耐腐蚀、耐磨、抗压强度高、流动性好、热稳定性好,无毒等优异性能,因此特别适合高层混凝土泵送性能的改善。其中该项目C80混凝土就掺有60Kg/m3的微珠,混凝土各项性能得到明显改善,至今浇注混凝土已超2万立方,质量稳定,深受各方好评。

⑸外加剂

外加剂的选择至关重要,因为混凝土工作性能,如和易性、保水性、保塑性等,主要靠外加剂进行调整。好的外加剂,是解决混凝土工作性的重要手段。

⑹水

选用自来水。

根据以上要求,我司在参考C80、C70混凝土所用材料的基础上,选用表1中的材料做为C60混凝土的原材料。

2混凝土配合比要求

混凝土配合设计除满足强度及耐久性要求外,还必须考虑到混凝土的可泵性要求。

⑴混凝土压力泌水率S10不宜超过40%;

⑵坍落度:在m以上时,≥mm;

⑶坍落度损失:2小时≤30mm;

⑷水灰比:≤0.3;

⑸砂率:38%~42%之间;

⑹胶凝材料用量:≥Kg/m3;

⑺含气量:≤4%。

根据C80、C70混凝土经验及结合该项目实际需要,制订C60高层泵送混凝土技术要求,如表2。

3混凝土试配结果分析

在保证总胶凝材料不变的前提下,对各组分进行调整,具体配方如表3所示。

由表4上分析可知,在保证总胶凝材料不变的前提下,混凝土强度随微珠的增加而增加,但增加量不大;另用20微珠时,强度稍高,主要是配方设计时,水泥用量偏大之故。

⑵微珠对混凝土工作性影响,如表5。

由表5统计可知,混凝土的流动性随着微珠的掺量增加而增大,微珠掺量大,其坍落度损失小,流动性好。没有微珠的混凝土,其工作性能较差。

由表6统计可知,随着水泥增加,混凝土强度也稍有增加,但在水泥用量在时,强度稍有下降,主要是掺合料偏低,后期强度增长慢的缘故。

⑷外加剂对混凝土工作性能的影响,如表7。

由表7统计可知,柯杰外加剂性能质量比较稳定,混凝土和易性、流动性好,而博众外加剂性能波动比较大,不利于混凝土质量控制。

⑸碎石针片状对混凝土工作性能的影响。我们选用了普通混凝土碎石和反击破碎石进行比较,(同一配方)其主要性能指标如表8。

由表9统计可知,普通碎石的流动性明显比反击破碎石差。如果用普通碎石生产高层泵送混凝土,将产生很大的不良影响,主要原因是普通碎石粒形有棱有角,相互间搭配遇阻力,而反击破碎石粒形较圆,相互间阻力较小,故做出的混凝土流动性较好。

4配方的确定

根据以上结论,我司初步确定了以下混凝土配方:水泥用量在~之间,微珠用量在40~60之间。具体如表10。

而增加,因此考虑到混凝土的收缩情况,我司决定采用02配方进行大批量试验。并与甲方、监理、施工单位一起进行了大机试拌试验,其3d、7d、28d强度都比较理想具体如表12。因此,该配方是成熟、可行、可靠的。

6结论

根据以上统计分析,我们可总结出以下几点结论:

⑴柯杰外加剂性能好于博众;

⑵随着微珠用量的增大,混凝土工作性能越好;在一定范围内,强度随着微珠用量的增大而增大;

⑶在一定范围内,随着水泥用量增大,混凝土强度也随着增大;

⑷反击破碎石比普通碎石能明显改善混凝土的工作性,包括和易性、流动性等。

使用微珠和优质粉煤灰配制C60高性能混凝土可行可靠,和易性好,泌水率小,收缩率小,完全能够适应超高层泵送施工的需要。

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