[摘要]论述了生产C70自密实混凝土的技术途径、材料选择及工程应用。选用减水率较高的聚羧酸系高效减水剂及多级配骨料复合使用的技术路线来减少用水量及水泥用量，确保不掺活性材料的情况下，用600kg以内的胶凝材料生产C70自密实混凝土，保证了C70自密实混凝土的体积稳定性，同时60d混凝土抗压强度达到85MPa以上，混凝土扩展度达到650mm以上、倒流时间15s以内、试验泵送压力200kN以内，达到C70自密实混凝土泵送效果。该试验研究结果在七星模根加固柱工程中得到了成功的应用，为公司取得了良好的社会效益和经济效益，为使用常规化材料及生产工艺生产高强度自密实混凝土摸索出经验。
[关键词]自密实;多级配;耐久性
前言
随着首都北京国际大都市化建设和首都奥运效应，国家经济得到高速发展，同时关系着国计民生的建筑业得到了空前的发展，对建筑材料之一商品混凝土的要求也越来越高，投入了高额资金建设的建筑物被人们期望有更长久的安全使用期，那么就要求所使用的高强度的混凝土不但有较好的工作性、和达到要求的力学性能，而且要求混凝土具有良好的体积稳定性和高耐久性。使用传统的方法配置的高强度混凝土一般离不开活性粉末材料，可是使用活性粉末材料生产的混凝土收缩值相对较高，出现裂缝趋势较大。一旦出现裂缝，混凝土将不可避免地发生碱骨料反应、碳化反应、钢筋锈蚀等系列的破坏反应，混凝土的耐久性将无从谈起，同时采用活性粉末材料生产混凝土生产工艺难于控制。在此，笔者对选用聚羧酸系高效减水剂、多级配骨料复合使用、矿粉和粉煤灰双掺技术配置C70自密实混凝土进行了实验研究和应用。
1技术路线
具有良好的耐久性是对高性能混凝土的基本要求，如果混凝土发生裂缝，那么混凝土将不可避免地发生碱骨料反应、碳化反应、钢筋锈蚀等系列的破坏反应，混凝土的耐久性、高性能将无从谈起。混凝土作为一种复杂的物理化学反应产物，主要由砂子、石子、水泥、水、外加剂、矿物掺合料等成份组成，由于水泥和胶凝材料的水化过程极其复杂，内部结构不能直接测量。作为一种承重材料，其强度的重要来源是水泥水化形成的浆体与C-S-H凝胶的强度，而低水胶比是高C-S-H凝胶强度的基本保证。萘系外加剂分散性并不是很理想，使用普通材料生产低水胶比混凝土难以实现，而聚羧酸系外加剂分散性好，减水率高，可以使混凝土在低水胶比的情况下有很大的流动性，是普通材料生产高强度、自密实混凝土的关键；组成混凝土的粗骨料石子粒形和级配在低水胶比时对混凝土的流动性和强度都有一定的影响，同时多级配骨料复合使用，可以保证混凝土强度和流动性不变的情况下减少混凝土用水量及水泥用量，从而提高了混凝土的稳定性。因此，选择优质的骨料多级配复合使用可以用更少的胶凝材料配置出更高强度、更高流动性的混凝土;因此保证混凝土强度及流动性的同时降低水泥用量、保证体积稳定性，同时避免活性粉末材料的使用减少混凝土收缩值，避免产生有害裂缝而引发的混凝土耐久性问题。
2试验研究过程
(1)试验方法
通过对以往采用的材料及方法配置的C70自密实混凝土和本课题的研究思路采用的材料及方法配置的C70自密实混凝土进行对比试验研究，重点针对聚羧酸外加剂的选用、矿粉和粉煤灰双掺使用及不同粒径的骨料复合使用进行对比试验研究，找到生产低收缩、低水化温升、耐久性好、经济性好、施工性好的C70自密实混凝土优化途径。
(2)功试验研究过程
1)原材料选择
a.水泥
水泥选用北京金隅集团的琉璃河p.042.5水泥，其性能指标见表10
b.砂
人工砂为密云水洗中砂，人工砂为门头沟产风选粗砂，其性能指标见表2。
c.石子
采用涿州5 -10mm豆石和三河5 -20mm山碎石复合使用，各性能指标见表3。
d.粉煤灰
采用天津蓟县I级粉煤灰，其物理性能指标分别见表4。
e矿粉
采用北京盛世首佳生产的S95级矿渣粉，其物理性能指标见表5。
f.外加剂
荼系外加剂采用北京方兴外加剂厂生产的荼系泵送剂，聚羧酸系外加剂选用北京科峰外加剂厂生产聚羧酸系泵送剂，其物理性能指标见表6。
3对比试验
a.采用固定水胶比0.28、固定砂率45%、固定用水量 170kg/m3，通过掺用不同外加剂进行对比试验，确定生产C70 自密实混凝土的优质外如剂。试验结果见表7。
从表7可得结论:从选用不同外加剂混凝土坍落度、扩展度和和易性看，用聚羧酸系泵送剂很容易达到自密实混凝土效果，从混凝土坍落度桶倒流时间看，聚羧酸系泵送剂配制的混凝土黏度小，易于泵送，强度方面聚羧酸系泵送剂比荼系泵送剂略高。因此用聚羧酸系泵送剂很容易生产出强度、流动性达到C70自密实混凝土效果的混凝土，生产自密实混凝土聚羧酸系泵送剂比萘系泵送剂分散性占很大优势。
b.采用固定水胶比0.28、固定砂率45%、固定用水量 170kg/m3，固定聚羧酸系泵送剂，通过掺用不同品种和比例的矿物掺合料进行对比试验，确定生产C70自密实混凝土的优质矿物掺合料。试验结果见表8。
从表8可得结论: I级粉煤灰和矿粉复合掺加比单掺粉煤灰或矿渣粉生产C70自密实混凝土工作性能提高，混凝土强度提高，同时混凝土收缩值减少，开裂趋势减小，混凝土耐久性提高，能够生产出C70高性能自密实混凝土。硅灰的掺入虽然混凝土强度提高、工作性提高，但是混凝土收缩值明显增大，混凝土开裂趋势增大，耐久性降低。因此采用I级粉煤灰和S95级矿粉复合使用不仅能够生产出强度、自密实效果达到C70自密实混凝土的要求，而且混凝土耐久性也较好。
c.采用固定水胶比0.28、固定砂率45%、固定用水量170kg/m3，固定聚羧酸系泵送剂，固定矿物掺和料及比例(矿粉掺量30%，粉煤灰掺量10%)，从最大密度理论角度出发，采用两种不同粒径、粒形的粗骨料及细骨料进行组合，确定生产C70自密实混凝土的骨料种类及比例。试验结果见表9。
从表9可得结论:人工砂、5 - 10mm粗骨料的引人混凝土强度提高，混凝土扩展度增大、倒流时间缩短，根据以上试验结果降低混凝土用水量有了空间，从降低用水量，减少胶凝材料总量，减小混凝土自收缩角度出发对混凝土配合比进一步调整，试验结果见表10。
从表10可得结论:由于采用多级骨料级配的技术，用水量进一步降低、水泥及胶凝材料总量降低情况下，混凝土抗压强度、塑性黏度及屈服剪切力也能满足C70自密实混凝土的要求，混凝土自收缩进一步减小，混凝土耐久性提高。
4结论
(1)从外加剂的优化试验发现，用聚羧酸系泵送剂配制的混凝土综合性能较好，随着掺合料掺量的加大，混凝土拌合物的粘度几乎没有上升，显示出了良好的分散性能，这使不用活性粉末材料生产C70高性能自密实混凝土成为可能。
(2)优质的粉煤灰和矿粉双掺可以大幅度提高混凝土流动性，提高混凝土后期强度，减少混凝土收缩值，开裂趋势减小，混凝土耐久性提高，所以配制耐久性良好的C70自密实混凝土离不开掺合料。
(3)根据著名的富勒连续级配理论，通过四级配骨料复合使用试验发现，分别把砂子、石子二级配混合后，可以直接降低混凝土单方用水量，若保持混凝土水胶比和外加剂掺量不变时，可降低混凝土的胶凝材料用量，有利于降低C70自密实混凝土的水化温升，提高混凝土的工作性、体积稳定性和耐久性。
5工程实践
经过以上技术理论探讨和试验研究，我们用现实条件下的材料生产C70自密实混凝土积累了一定的经验，并在七星摩根加固柱工程中得到应用。
(1)工程概况:(被加固的部位为奥运附属工程——七星摩根工程中1—5层的40多根柱子。被加固的柱子原尺寸为: 长x宽x高=150cm x 50cm x 505cm，加固后的尺寸为:长x宽x高=200cmx200cm x 505cm.主要工序:为柱子凿毛，露出粗骨料;绑扎水平筋、竖筋、箍筋;支模板;浇注混凝土。加固厚度为:整个方柱四周均匀包裹25cm厚混凝土。)
( 2)工程难点:本层的柱子无法从本层直接浇注，只能将从上一层将本层顶板凿开一个25cmx 25cm的方口，混凝土从上一层通过顶板方孔浇注到下一层被加固的柱子中(图1)，混凝土泵送入模，混凝土入摸口过小;从505cm高度挠注入模，浇注离度超过200cm;钢筋过密，混凝土流动阻力过大同时振倒棒根本无法插入;同时要求拆模后混凝土无表面缺陷的同时达到清水混凝土效果，这给混凝土流动性、匀质性、密实性等提出很高要求。
图1 七星模根工程加固柱子自密实混凝土浇注图片
(3)鉴于施工技术要求及此前的试验研究，确定施工配比如表11。
(4)施工配比混凝土性能试验结果如表12。
(5)工程结果。
此工程被加固后的柱子强度达到设计强度C70自密实棍凝土强度要求，无蜂窝、麻面、大气泡、裂纹等表面缺陷，达到自密实清水混凝土效果(图2)。
图 2 七星模根工程中被加固柱子拆模后工程效果图
参考文献：
[1]郭延辉，郭京青.聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术.中国建筑学会混凝土外加剂应用技术专业委员会编.
[2]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土.北京:中国铁道出版社.
