复合掺合料在高流态特种混凝土中的应用

胡 炘 刘志强 白琴琴 唐 荣 周 杰 王焕宇 袁育哲

（西安高科新达混凝土有限责任公司，陕西 西安 710000）

0 引言

众所周知，水泥生产过程会对环境造成一定的负担，随着建筑业的蓬勃发展，水泥的用量巨大，其对环境造成的影响日趋严重。而粉煤灰和矿粉本身是一种工业废料，若把粉煤灰和矿粉作为混凝土的掺合料不仅可以变废为宝，还可以降低混凝土的生产成本，而把超细粉煤灰和矿粉充分拌合制成复合掺合料加入到混凝土中可以改善混凝土的性能。目前因施工泵送需要，高流态特种混凝土备受人们的关注。高流态特种混凝土需要较大的坍落度和扩展度且和易性好，将复合掺合料应用在高流态特种混凝土中，达到了改善混凝土工作性并降低生产成本的目的，本文对此进行总结。

1 原材料

（1）采用尧柏实丰水泥厂生产的P·O52.5水泥，比表面积360m2/Kg；初凝185min，终凝260min；3d抗压强度38.7MPa，28d抗压强度58.1MPa。

（2）采用陕西正元秦电环保产业有限公司生产的超细粉煤灰（简称超细粉），其细度（45μm方孔筛筛余）0.5%，需水量比93%，28d活性指数92%。

（3）采用山西和纳特环保科技有限公司生产的复合掺合料，其细度（45μm方孔筛筛余）2.2%，需水量比100%，28d活性指数113%。

（4）采用黑河采砂厂提供的中砂，其细度模数2.7；含泥量1.3%；表观密度2560kg/m3。

（5）采用泾阳采石厂提供的5～25mm连续级配碎石，其含泥量0.2%；针片状颗粒含量1%；压碎指标8%；表观密度2620kg/m3。

（6）采用陕西渤海化工有限公司提供的聚羧酸泵送剂，其含气量3.5%；1h经时变化量10mm；减水率25%；含固量12.18%。

（7）选用自来水，符合《混凝土用水标准》（JGJ63）要求。

2 配合比设计

C45、C60高流态特种混凝土配合比见表1。

表1 C45、C60高流态特种混凝土试验配合比（单位：kg/m3）

按照混凝土配合比设计配制并制作100mm×100mm×100mm立方体试件，参照GB/T50081标准，混凝土试块拆模后立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室养护至7d、28d，进行抗压强度测试。

3 试验结果

3.1 高流态特种混凝土性能测试及抗压强度试验

C45、C60高流态特种混凝土性能测试及抗压强度试验结果见表2。

表2 C45、C60高流态特种混凝土性能检测及抗压强度结果

从表2可以看出:采用复合掺合料等掺量取代超细粉后，对高流态特种混凝土的工作性能没有不利的影响，以C45为例，在复合掺合料等量取代超细粉的情况下，高流态特种混凝土的初始坍落度和扩展度稍有下降，但1h坍落度损失基本保持一致。随着复合掺合料掺量的升高，高流态特种混凝土拌合物的初始坍落度和扩展度一致呈下降趋势，C60情况与C45类似。由此可见，采用复合掺合料等量取代超细粉对高流态特种混凝土的工作性能没有不利的影响，且复合掺合料掺量到50%，高流态特种混凝土的工作性依然可以满足强度等级要求。另外在C45或C60高流态特种混凝土中用等量复合掺合料取代超细粉，其7d和28d强度均有明显的提高，在C45高流态特种混凝土和C60高流态特种混凝土试配试验中随着复合掺合料掺量的升高，高流态特种混凝土抗压强度变化趋势是一致的，都呈下降的趋势，但即使在C45、C60高流态特种混凝土中复合掺合料为50%，其抗压强度依然可以满足强度等级要求。

3.2 回弹值及碳化测试

对高流态特种混凝土试件进行回弹值测定时，把试件放置于压力机承压板间进行预加压力控制，预加压力荷载控制在60kN并保持恒载。检测时，回弹仪的轴线与试块侧面保持垂直，缓慢施压，准确读数，快速复位。回弹测试面上的测点按照相邻两测点净距＞20mm，测点距试块边缘≥30mm的要求均匀分布，同一测点只弹击一次，每个面分别弹击8个测点，相对两个侧面共记取16个回弹值R，每一测点的回弹值读数应精确至1。回弹测试后的试块用压力机将试件破型，对破型后的高流态特种混凝土试件进行清理，在清理过的断面处喷洒酚酞溶液，静置一会儿，干燥后每隔2cm选择一个测点进行碳化深度的测量，结果应精确至0.5mm。C45高流态特种混凝土回弹推定值见图1。

图1 C45高流态特种混凝土回弹推定值

由图1可以看出，对于基准配合比，回弹推定值和抗压强度值相差不大，而掺入50%复合掺合料则回弹推定值明显低于抗压强度值。回弹法测量作用在高流态特种混凝土表面，因此利用回弹仪检测出来的结果其实是对高流态特种混凝土表面硬度的反映，由于在高流态特种混凝土浇筑成型时通过振捣会使复合掺合料漂浮于表面，造成高流态特种混凝土表面硬度偏低。另外对掺入50%复合掺合料的C45高流态特种混凝土试块进行碳化试验时发现碳化值异常大，这就造成掺入50%复合掺合料时高流态特种混凝土回弹推定值明显低于抗压强度值。针对这种异常情况，对掺入50%复合掺合料的C45高流态特种混凝土试块的表面进行打磨再喷洒酚酞溶液结果变红色，说明高流态特种混凝土表面没有碳化，而砸掉试块一角再喷洒酚酞溶液，则有明显的碳化痕迹，综合考虑掺入50%复合掺合料的C45高流态特种混凝土试块的碳化是一种假性碳化，造成这一现象的原因很可能是由于复合掺合料会在水化时消耗掉高流态特种混凝土中绝大部分氢氧化钙，喷洒酚酞后不变色，就造成碳化深度测试不准确，形成高流态特种混凝土碳化的假象。因此可以推断出未掺入50%复合掺合料的高流态特种混凝土回弹值偏低属于假性碳化造成的异常现象，鉴于此，可以认为采用回弹法判定掺入复合掺合料的高流态特种混凝土的强度有所偏差。

4 效益分析

复合掺合料是一些工业废弃物或工业废渣经过粉磨混合而成的一种材料，它作为混凝土掺合料是一种废弃物再生利用的新途径，具有良好的社会环境效益[1,2]。另外随着我国商品混凝土的快速发展，对混凝土掺合料的需求越来越大，采用复合掺合料作为混凝土掺合料将能消耗大量的废弃物，创造可观的经济效益[3]，可以降低商品混凝土生产成本，P·O52.5的价格为350元/t，复合掺合料的价格为270元/t，超细粉的价格为190元/t。C45、C60高流态特种混凝土经济效益见表3。

在实际应用中对强度保证率要求高的情况下，采用等量复合掺合料取代超细粉，虽然成本有所增加，但混凝土强度得到很大的提升；追求节约成本的情况下，合理采用复合掺合料掺量为50%的混凝土，其强度虽然有所下降，但整体是可以满足强度要求的。

5 结束语

（1）采用等量复合掺合料取代超细粉时，高流态特种混凝土的强度明显提高，且对高流态特种混凝土的工作性能无不利的影响；

（2）随着复合掺合料掺量的提高，高流态特种混凝土抗压强度变化趋势是一致的，都呈下降的趋势，掺加复合掺合料成本虽有增加，但很大地提高了强度保证率；

（3）不建议使用回弹法判定掺入复合掺合料的高流态特种混凝土的强度；

（4）采用复合掺合料作为高流态特种混凝土掺合料具有良好的经济社会效益。