C60高抛免振捣钢管混凝土的研制

【摘要】采用磨细矿渣粉、Ⅰ级粉煤灰掺入混凝土，利用火山灰效应、矿渣粉微集料效应配制C60高抛免振捣钢管混凝土，可得到粘聚性好、大流动性免振自密实混凝土。选用优质聚羧酸系高性能减水剂，合理控制矿渣粉、Ⅰ级粉煤灰、外加剂掺量，可有效控制混凝土延时性能，成功配制适合生产的C60高抛免振捣钢管混凝土。

【关键词】高抛免振捣 钢管混凝土 火山灰效应

1.前言

随着建筑技术的迅速发展，钢管混凝土在高层建筑和大跨度结构工程中得到了广泛应用。钢管混凝土是将混凝土填充入钢管内形成的组合材料。它能利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互之间的协同承载作用，使钢管混凝土具有承载能力高、塑性和韧性好、耐火和抗震性能好、经济效益优良等特点。钢管混凝土的应用越来越得到人们的重视。然而，钢管混凝土的灌注施工难度相当大。高抛免振自密实混凝土由于具有很高的流动性而不离析、不泌水，能不经振捣而自动流平并达到密实的特点，可有效解决钢管混凝土的施工困难，并可避免出现因无法振捣或振捣不足而造成空洞、蜂窝等质量缺陷，大大降低施工噪声，加快施工速度，保证和提高施工质量，是钢管混凝土施工方法发展方向之一。

2.工程概况

珠海十字门会展商务组团一期标志性塔楼（瑞吉酒店）工程是一超高层建筑，地下二层、地上63层，核心筒采用钢管混凝土，高抛免振捣的方式进行施工。此建筑41层以下采用C60高抛免振捣自密实混凝土。因该建筑要求混凝土具有高强、高流动性、高工作性，因而我们按高强高性能自密实混凝土进行配合比设计。

3.原材料选择

3.1水泥

中材天山（珠海）水泥有限公司P・042.5R水泥，主要性能指标如表1所示。

3.2矿物掺合料

在高强度混凝土中掺入一定量的矿粉和粉煤灰，可调整水泥颗粒级配，起到增密、增塑、减水效果和火山灰效应，改善骨料界面效应，提高混凝土性能。同时掺入矿粉和粉煤灰，在混凝土中能起到作用，降低高强混凝土的粘度，改善泵送性能，还能控制混凝土中的温升，降低水化热。

矿渣粉：复合矿渣粉，主要技术指标见表2。

3.3骨料

粗骨料：新会花岗岩碎石，5～16mm连续级配，压碎指标5.8%，针片状含量5.2%。

细骨料：肇庆中砂，细度模数2.5，氯离子含量0.005%。

3.4外加剂

珠海市砼宝外加剂有限公司生产的SPP型聚羧酸高性能缓凝减水剂，固体浓度10%，减水率26%。

4.配合比设计及优化

4.1工程技术要求：C60高抛免振捣自密实混凝土坍落度≥250 mm，扩展度≥650mm，含气量≤2.0%。

4.2配合比设计方案：采用正交试验方法，按照四因素设计，分别为Ⅰ级粉煤灰用量、矿粉用量、外加剂掺量、空列。胶凝材料总用量固定为540Kg，用水量固定为151Kg。

正交试验配合比设计见表4。

混凝土拌合物性能及力学性能指标见表5。

试验结果分析见表6。

由表6数据分析：各因素中影响坍落度显著性的因素依次为：矿渣粉>粉煤灰>外加剂；各因素中影响扩展度显著性的因素依次为：粉煤灰>矿渣粉>外加剂；各因素中影响R28显著性的因素依次为：粉煤灰>外加剂>矿渣粉；

综合各影响因素可确定C60高抛免振捣自密实混凝土配合比如表7所示。

上述数据符合工程技术要求，经施工单位技术负责人、监理工程师认可后，可用于实际生产。

5.结语

（1）混凝土中加入粉煤灰，由于粉煤灰早期水化反应缓慢，活性SiO2和Al2O3在水泥水化反应形成碱性环境下，与水化反应产物Ca（OH）2进行二次反应，生成稳定的水化硅酸钙凝胶，具有增强作用。粉煤灰中含有大量球状玻璃体，这些玻璃体表面光滑、无棱角、性能稳定，在混凝土中起作用，减小了混凝土拌合物之间的摩擦阻力，能显著改善混凝土拌合料的和易性，提高混凝土拌合物的流动性，易于泵送。同时，混凝土中加入粉煤灰还可降低水化热、降低混凝土干燥收缩率，有效提高混凝土的抗渗性、抗冻性、弹性模量等，还可提高混凝土抗硫酸盐腐蚀性能，抑制碱硅反应的膨胀。

（2）矿渣粉用作混凝土的掺合料能改善或提高混凝土的综合性能，其作用机理在于矿粉在混凝土中具有微集料效应、微晶核效应和火山灰效应， 而且还可以提高混凝土的抗渗性，降低水化热防止温升裂缝。由于矿粉颗粒比水泥更细，填充在水泥颗粒间形成了密实充填结构。增加混凝土粘聚性，防止泌水离析，增加流动性。水泥水化后形成碱环境，矿粉吸收水泥水化时形成的Ca（OH）2，促进水泥水化并生成更多的CSH凝胶，使集料接口区的Ca（OH）2晶粒变小，水化产物进一步填充了结构孔洞，改善了混凝土微观结构，使水泥浆体的空隙率明显下降，强化了集料接口粘结力，使混凝土的力学性能、抗渗性能、抗裂性能等均大大提高。矿粉替代部分水泥，有效减少早期水化热，减小早期坍落度损失，减小温升带来的温度裂缝。

（3）本配合比生产试拌混凝土流动性良好，粘聚性能好，坍落度、扩展度、含气量均很好地满足工程需要，延时性能也能满足施工要求。混凝土力学性能早期强度较高，3天强度达到设计强度的80%以上，7天强度达到设计强度的100%，28天强度超过设计强度115%，完全满足工程对混凝土技术要求。后经实际生产应用，混凝土泵送性能、流动性及延时可操作性能均能满足施工要求，混凝土28天试件强度均能达到设计强度的110%以上，满足结构设计要求。

参考文献：

[1]马杰、丁庆军、何永佳等：C80级高抛自密实钢管混凝土的配制，混凝土与水泥制品，2008.2

[2]黄为民、张勇涛、吴笑梅等：C60高抛免振钢管混凝土的研究与开发.混凝土.2002.12