C70高性能混凝土在超高层建筑中的试验与应用
摘 要：通过试验从选择原材料、配合比设计、生产质控、施工要素等过程，研究了采用常用普通原材料配制C70泵送高扬程高性能混凝土的技术，成功应用于深圳某超高层CBD结构的大体积核心筒中及高抛钢管混凝土中。
关键词：高强泵送混凝土；大体积；钢管混凝土；扩展度；倒置坍落度筒流动时间
高强高性能混凝土与与常用混凝土的区别在于前者主要把高抗压强度、耐久性及高工作性能放在第一位，包括高流动度、高密实度和体积稳定性。深圳卓越•皇岗世纪中心主塔楼由是超高层大型商务CBD建筑（图1），建筑总高度为280米，地下3层、地上59层，首层净高15 m（拆模后图2）。其主体结构设计由核芯筒剪力墙及钢管柱组成，负3层至13层使用C70泵送混凝土，C70部位最高处约75m。核心筒为大体积混凝土，最厚处有1.3米、高度5米，跨度约10米。钢管柱直径60cm,高度高度5米。作为混凝土供应商，我司必须考虑三个难点：①如何利用普通原材料配制C70;②如何克服水化热大以至大体积高强混凝土的易开裂问题；③如何解决C70混凝土的高扬程泵送问题。
图1图2
1混凝土的配合比设计及试验
1.1 设计技术思路
高强高性能混凝土的配制技术，通常采用低水灰比结合矿物掺合料及高效减水剂。利用活性矿物配配制混凝土可以节约资源，同时矿物掺合料自身具有形态效应和填充效应，
能有效提高混凝土强度和耐久性［1］。改善水泥石的强度是提高混凝土强度的关键，降低水胶比是制备高强混凝土的一个重要手段，降低水胶比可以减少水泥石中毛细管孔隙、提高密实度。根据本公司现实条件和前期可参考的试验经验并结合相关文献资料，拟采用常规原材料，且基于水化热、体积稳定性及混凝土可泵性考虑，决定选择双掺磨细矿渣粉、粉煤灰。同时结合采用兼有低收缩、缓凝、保塑性能的聚羧酸高效减水剂。根据本公司之前研究的C60钢管自密实混凝土的经验，将C70高性能混凝土拌合物性能指标和检测项目定为：坍落度: SLP≥230mm；扩展度: LSF≥600mm；倒置坍落度筒流动时间S≤20秒；保塑性： 90min内坍落度和扩展度满足以上要求，这便是配制该混凝土的关键控制技术点。
1.2 原材料选择
根据深圳本地的实际情况，对以下原材料进行了选择：
水泥：选用广东英德产海螺牌P.Ⅱ42.5R水泥，熟料中的C3A含量≤8%，比表面积≤350m2/kg，3d抗压强度34.5MPa、28d抗压强度55.2MPa。
掺合料：磨细矿渣粉为广西产S95级，比表面积420 m2/kg，7d活性指数83%、28d活性指数105%。粉煤灰为深圳妈湾电厂产I级灰，需水量比95%，烧失量2%.
骨料：碎石为深圳盐田港产5～25mm花岗岩，含泥量0.7%、针片状含量4%、压碎指标6.2%。砂为西江砂，细度模数2.8，含泥量0.8%、泥块含量为0。
外加剂： 深圳五山建材WS-PC型高效减水剂，具有减水率达30%，塌落度损失小、粘度低等优点。
1.3 配合比的试验及确定
C70高性能混凝土配合比设计时，根据理论结合实践经验，配合比拟按如下指标选择相关参数：水泥+矿粉=540～580(kg /m2),矿粉掺量30%～40%，粉煤灰用量30～50(kg /m2)，水胶比在0.24～0.27，外加剂掺量在1.1%，砂率38%～40%。
初步有效试验状况见表1：
表1：C70混凝土配比试验
从结果可看到,虽各盘试配的状态有差异，但从强度的发展和28天结果来看无很大区别。从工作性能来看：水胶比为0.25、0.26，矿粉掺量38%，水泥用量相对较少的混凝土的工作性能要更好一些，而且56天强度的增长较其它配比略有优势。由于磨细矿渣的碱度远大于粉煤灰，磨细矿渣水化时，将提高胶凝材料体系中的OH-含量以及新拌混凝土浆体中的碱度，碱度的提高将打破I级粉煤灰中的玻璃相，加速I级粉煤灰的水化［2］。说明38%矿粉掺量与I级煤灰的胶结材具有更密实的结构、空隙降至一个较小的水平、二次水化水平较高，这对改善拌合物的性能和后期强度的增长有帮助。
根据结果，我们初步将流动性相对较好，掺合料掺量38%，水胶比为0.25、0.26的2个配比，圈定为优选的目标。通过进一步的试验，以优化混凝土的工作性能。我们已经从胶凝材料的复合，骨料的优化等方面进行了大量的工作，得到了状态比较理想的拌合物，若还要改善混凝土的工作性能，就需要在外加剂的掺量进行必要的调整。
将由原来的1.1%增加到1.15%、1.2%进行对比试验。结果见表2：
表2：0.25、0.26水胶比时外加剂掺量调整试验
可见，调整外加剂的掺量对比后，配比P-02与P-04从混凝土的状态和强度发展较优，确定水胶比在0.25～0.26之间调整，外加剂在1.1%～1.15%之间调整。 通过系列试验，基本掌握了配制C70高性能混凝土试验成功的关键技术因素。用于生产的配比确定见表3：
表3：确定的配合比
1.4 生产试验确定
并对5个不同批号水泥及矿粉进行实际生产验证，结果见表4：
表4：生产试验
上述生产验证混凝土出机后在搅拌车内正常转动60min时塌落度、扩展度、倒置坍落度筒流动时间几乎无变化，在120min塌落度损失约在20mm、扩展度损失约在30mm，倒流时间约22秒。平均初凝时间约：7小时45分；终凝： 10小时50分。该配比拌制的混凝土状态稳定，流动性好，强度稳定。
2生产供货及施工注意环节
C70高性能混凝土在卓越•皇岗世纪中心共完成18模混凝土浇筑，每模600 m3左右，总量约11000m3,留置28d试件130组，按统计方法评定平均强度为81.8MPa，标准差为2.5 MPa，最小值76.5 MPa，评定合格。经现场取样试验，该C70高强泵送混凝土和易性好、扩展度达630mm、倒置塌落度筒流动时间为15秒，除泵送压力略高于普通混凝土外，混凝土混凝土泵的运作正常。在泵管出口，混凝土的流动度损失小，施工性
能良好，基本实现自流平，密实性好。精心养护拆模后，混凝土表面平整光滑、色泽统一、转角密实。通过C70高性能混凝土的生产及施工过程，我们总结出一些如下主要注意环节。
（1）生产过程控制
开盘前一个小时，将搅拌机，搅拌车彻底清洗干净，专供当日C70混凝土搅拌车中途禁止运输其他品种混凝土，避免C70混凝土使用聚羧酸外加剂与常用萘系外加剂微量混合，影响较大，导致混凝土塌落度损失异常、失去流动性，造成质量问题。
因C70高性能混凝土水胶比较低，聚羧酸高效减水剂对水及细骨料的敏感性较强，生产过程中对用水量要严格控制，每一批砂均要测试含水率，确保对应生产需要。砂的粗细程度及含泥量对C70高性能混凝土的粘度及流动性能有较大影响，注意控制砂细度模数尽量不低于2.6，含泥量要基本符合试验过程指标要求。
前几车出机时要实测混凝土的塌落度、扩展度、倒流时间并目测其包裹性等是否与试验过程一致，如有变化则立刻将生产出机混凝土状态调整至接近试验状态，确保出厂混凝土状态在可控范围且无异常变化。
