C80高强混凝土的配制及施工性能研究

汤传彬，石秋梅，张承信

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221000）

C80高强混凝土的配制及施工性能研究

汤传彬，石秋梅，张承信

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221000）

本文利用淮海地区原材料、普通搅拌技术配制出 C80 高强混凝土，通过对搅拌、运输、泵送过程的研究，验证了C80 高强混凝土与混凝土机械的匹配性，对于高强度混凝土在淮海地区推广应用具有重要的参考价值和实际意义。

高强混凝土；搅拌；运输；泵送；混凝土机械

0 前言

1 原材料

1.1 水泥

淮海中联水泥有限公司生产的 P·O52.5 级水泥，选用优质高强度等级旋窑硅酸盐水泥熟料，掺加适量石膏和混合材料，采用先进生产工艺磨制而成，具有色泽美观、早期强度高、抗渗、抗冻、耐磨性能好、干缩率低等特点。性能稳定（性能指标见表 1），广泛适用于配制高强度等级、超高强度等级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、钢筋混凝土及预应力混凝土结构，包括受循环冻融的结构及早期强度要求较高的工程。

表 1 淮海中联 P·O52.5 硅酸盐水泥性能指标

1.2 骨料

（1）砂。制备 C80 高强高性能混凝土宜采用细度模数为 2.6～3.0 的河砂，砂含泥量小于 1%，氯离子含量小于0.02%，经碱集料反应试验后试件无裂缝、酥裂，在规定试验期内的膨胀率小于 0.1%[1]。根据搅拌站前期的试验资料，选用级配较好的宿迁骆马湖中砂，细度模数 2.6～2.9。

（2）石。鉴于泵送施工的要求，石料的最大粒径不宜超过 20mm。此项目选用徐州茅村碎石，粒径 5～20mm，包括光面石（5～10mm）和小石（10～20mm）两个粒级。

1.3 掺合料

通过搅拌站前期生产经验，粉煤灰选用国华电厂Ⅰ级灰，矿粉选用正阳 S95 级矿粉。

图7中间的波形为实验设备采集到的原始波形数据,可见数据中存在大量噪声干扰;图7中最下方波形数据为传统锁相环的滤波效果图,可见传统锁相环的提取效果并不显著,信号中仍存在大量噪声,图7中最上方为改进的EKF结合SPLL的算法对信号的提取效果图,从图中可以看出,改进的算法的信号的跟踪和提取都有大幅改善。

1.4 外加剂

用于高强混凝土中的外加剂，应具有高效减水性能，同时具有缓凝、适合长距离运输、超高度泵送的优点[4]。结合搅拌站前期经验，经分析确定选用浙江五龙化工股份有限公司生产的 ZWL-A-IX 型高效减水剂。

2 确定混凝土配合比

根据国内外研究资料，目前国内配制高强混凝土的技术措施主要为采用高强度等级水泥，低水胶比（并保持必要的水灰比），采用活性矿物掺合料和高效减水剂相配合的技术路线，高强混凝土配制技术的关键在于选定高效减水剂与活性细掺料，并辅以骨料优选和配合比优化等措施[5]。

依据搅拌站经验及相关标准，设计三组方案进行试验，对不同配合比混凝土的坍落度、扩展度及 1h 后坍落度保持值，7d、28d 抗压强度进行试验，其结果如表 2 所示。

分析表 2 可知，三种方案的混凝土试样坍落度相差不多，1h 后坍落度损失值都在 20mm 左右，其中第 2 种方案的坍落度、扩展度较高，1h 后坍落度保持值也相对高些，这说明方案 2 所配制混凝土的流动性和性能保持性较好。

从抗压强度测试结果（表 2、图 1）可以看出，28d 抗压强度均能达到 80MPa 以上，7d 抗压强度即可达到 28d 强度的85% 以上，这是由于高性能混凝土水灰比较小，温度稍高的条件下水分更易蒸发，所以对于高强混凝土，浇筑初期及时养护很关键，应避免浇筑后长时间处于面干状态。对比三组试验可以看出，方案 2 所配制混凝土 28d 抗压强度最高，早期强度也相对较高，而且和易性较好。

表 2 混凝土配合比及性能

图 1 不同配比 C80 混凝土抗压强度随养护时间的变化图

综合以上分析，选取方案 2 的配方进行混凝土与混凝土机械匹配性的后续试验研究。

4 C80 高强混凝土与混凝土机械匹配性研究

JS3000 混凝土搅拌机按方案 2 的配方拌合后，经混凝土搅拌运输车运送到施工地点，途中运输时间 40 分钟，由HB60K 混凝土泵车泵送施工。

4.1 C80 高强混凝土搅拌过程

JS3000 混凝土搅拌机生产 3 方 C80 高强度等级混凝土时，投料时间比正常投料时间延后 7～10s，所需搅拌时间大于正常搅拌时间，且搅拌过程搅拌主机出现明显的裹轴现象，如图 2 所示。

图 2 C80 混凝土搅拌后裹轴现象

经测量，采用普通投料方式进行 3 方 C80 高强混凝土搅拌过程中，JS3000 搅拌主机处于长时间满载，短时间过载状态，对搅拌主机可靠性影响较大，不适宜长时间连续打料。当搅拌方量减少至 2.5 方时，搅拌主机峰值电流（约 180A）降至额定电流（206A）以下，以满足主机的使用要求。

4.2 C80 高强混凝土运输过程

装料前先将未装料的搅拌车称重并做好记录，确保搅拌筒内无残余水，再将车放于站下待料（图 3），使每辆搅拌车分别装载新拌混凝土，运输至施工地点。

在搅拌筒进料转速一定情况下，检测搅拌车装料过程时发现，搅拌站按正常速度快速卸料时，短时间内进料口内便存留大量混凝土（图 4），减慢卸料速度后，进料口内不会存留过多混凝土，能够正常装料（图 5）。这是由于 C80 高强混凝土水灰比较小，拌合物黏度大，进料速度相对普通混凝土慢。

图 3 G16SX 混凝土搅拌运输车在卸料口待料

图 4 G16SX 搅拌站快速卸料时搅拌车进料口状态

图 5 G16SX 搅拌站缓慢卸料时搅拌车进料口状态

图 6 G16SX 搅拌车卸料时搅拌筒内混凝土状态

图 7 G16SX 搅拌车卸料后搅拌筒内混凝土残留状态

同理，如图 6、7 所示，由于 C80 高强混凝土黏度较大，搅拌车在卸料过程中，筒体内表面、叶片表面及出料口，溜槽等与混凝土接触表面都附着较多的混凝土，必然导致卸料完毕后搅拌车的卸料残余率较高。为保证搅拌车的使用性能及寿命，卸料后应进行及时、彻底的清理。

4.3 C80 高强混凝土泵送性能

就普通混凝土而言，坍落度能够大体上反映混凝土工作性的变化，但高强混凝土仅凭坍落度试验不能对其工作性能做出全面的评价[6]。为全面考察混凝土的工作性能，本项目取三辆搅拌车中混凝土试样编号 01、02、03，对泵送前混凝土的坍落度、扩展度及坍落度筒倒置排空时间进行了试验并记录如表 3。按照 JGJ/T 2819—2012《高强混凝土应用技术规程》规定，泵送高强混凝土的扩展度 500mm，倒置坍落度筒中拌合物自由排空时间在 5～25s 之间，则可以认为混凝土的工作性能即可泵送性良好。由表 3 中数据可以看出，前两组试验效果相对理想，说明此高强混凝土具有较好的保塑性，工作性能良好，便于泵送。

对 01、02、03 组 C80 混凝土进行泵送试验，图 8、图9 为现场泵送施工的情况。对于泵送高强混凝土而言，解决高粘度和可泵送性之间的矛盾是泵送施工的关键[7-8]。由于高强混凝土的水灰比低，黏性大，采用较低的泵送速度更有利于泵送作业的进行。试验过程中，01、02 组 C80 混凝土在均匀、慢速条件下，泵送过程较顺利，泵送系统压力较稳定，没有出现突升现象。03 组 C80 混凝土相对较稠，泵送开始泵送系统压力突升，为避免堵管现象发生，试验终止。

表 3 泵送前混凝土性能指标

图 8 G16SX 混凝土搅拌运输车卸料

图 9 HB60K 混凝土泵车泵送施工和布料施工

5 结论

（1）选择适当的原材料，普通混凝土搅拌工艺可以配制出 C80 级高强混凝土。

（2）当水灰比为 0.26，砂率为 35% 时，所配制 C80 高强混凝土具有良好的工作性能、力学性能。

（3）普通混凝土机械可以用于 C80 高强混凝土的搅拌、运输和泵送施工，但需根据使用工况降低搅拌方量（建议不超过为普通混凝土装载量的 60%）、运输装载量（约为原普通混凝土装载量的 56%）及适当调整泵送工艺参数，同时应考虑高强混凝土对混凝土机械使用寿命的影响，适当增加清理、维护频次。

（4）对于以生产高强度混凝土为主的搅拌站，应重新设计搅拌主机的功率匹配及抗磨损性能评估，保证重大工程顺利进行。

[1] 黄勇，李远滨．C80 高性能混凝土试验研究[J]．混凝土与水泥制品，2013(2): 12-15．

[2] 刘富玲．高强混凝土的配合比优化及智能分析[J]．混凝土，2010(7): 129-131．

[3] 罗世明，杨哓华，曹玲春，等．C80 高强高性能泵送混凝土研究与应用[J]．混凝土， 2009(6): 97-102．

[4] 周文彪, 周秀芬．C80 高强混凝土配比试验研究[J]．混凝土与水泥制品, 2011(2): 32-36．

[5] 赵志峰．C80高强混凝土配合比的试验研究[J]．山西建筑，2012, 38(36): 136-138．

[6] 陈肇元，朱金銓．高强混凝土结构技术规程 (CECS104:99)介绍（一）[J]．建筑结构，2001, 31(1): 63-66．

[7] 叶琼，何亚伯．某超高建筑 C60 高性能混凝土超高泵送参数[J]．工业建筑，2012, 42(1): 144-148．

[8] 贾皑．浅谈高强混凝土 C80 的设计及泵送施工[J]．商品混凝土，2013(3): 94-96．

［通讯地址］徐州徐工施维英机械有限公司（221000）

汤传彬，男，工程师。