聚羧酸减水剂在C60高强混凝土中的应用

　　摘要：本文在试验室通过利用DH型聚羧酸系高效减水剂和I级粉煤灰的优化组合，成功配制了C60高强高性能混凝土，通过工程实际应用，该组合能够满足混凝土的施工性和硬化后的物理力学性能。 

　　前言 

　　当今，混凝土外加剂在混凝土中广泛应用，已成为混凝土原材料中必不可少的组分，高性能混凝土以其高耐久性，较高强度，高体积稳定性和高流动性等特点在建筑工程中也受到青睐。要实现混凝土的高性能化，其技术途径是使用高效减水剂和优质的活性矿物掺合料。活性掺合料目前通常用粉煤灰、矿渣、硅灰等，而高效减水剂发展较快，目前聚羧酸系高效减水剂以其掺量低、减水率高、新拌混凝土流动性及保坍性好、增强潜力大等优异的性能正逐渐取代传统的萘系高效减水剂，成为 21世纪混凝土外加剂发展与应用的方向。 

　　在2007 - 2008年南水北调中线京石段应急供水工程(石家庄至北拒马河段)中，水北沟渡槽混凝土设计强度为C60高强高性能混凝土，施工单位为河北省水利工程局，我们受施工单位委托，对C60混凝土进行了配合比设计。

　　1 混摄土配合比设计 

　　1.1 原材料 

　　水泥:选用曲寨水泥厂生产的p.052.5水泥，3d强度为36.8MPa， 28d强度为58.7MPa。  

　　粉煤灰:选用西柏坡电厂I级粉煤灰，其技术指挥见表1。

　　碎石:选用易县石子厂生产的5 - 25mm碎石，含泥量为0.4%，泥块含量为0。  

　　中砂:选用南拒马河砂，细度模数2.68，含泥量为1.2%，泥块含量为0.4%。 

　　外加剂:选用河北省外加剂厂生产的DH-13型聚羧酸高效减水剂，掺量为0.8%—1.2%，减水率在30%以上，7d抗压强度比148%， 28d抗压强度比132%。 

　　1.2 配合比设计 

　　根据上述原材料技术性能指标，对C60高强混凝土进行试配。水灰比为0.37，粉煤灰掺量为25%、30%， DH-13聚羧酸减水剂掺量为1.0%，则C60高强混凝土配合比设计见表2，其试验结果见表3。 

　　由表3结果可以看出配合比1和2均能满足C60混凝土强度要求，且混凝土坍落度都较大，在满足泵送要求的前提下完全可以再减小坍落度，这样在水灰比不变的情况下减少水的用量，从而减少了水泥的使用量，降低了材料成本。而粉煤灰则随着掺量增加，前期强度略有降低，到28d后强度大致相等，而到90d后强度略有增长。这正好符合粉煤灰的性能特点。为了既能满足混凝土的工作性能和强度要求，又能保证混凝土配合比的经济适用，我们对C60棍凝土配合比进行了调整。 

　　根据表3试验结果，我们对表2配合比设计进行了进一步优化，其优化配比及试验结果见表4。 

　　由表4结果可以看出，通过优化后的配合比其技术性能指标更合理，不仅工作性能满足泵送条件，抗压强度符合设计要求，而且通过增加粉煤灰掺量、减少外加剂掺量及用水量，不但降低了工程成本，而且由于水泥用量减少，使得混凝土中的碱含量进一步得到控制，这对预防混凝土发生碱骨料反应、提高混凝土的耐久性极为有利。通过综合比较，最后确定优化后的编号1为施工用配合比。

　　2 工程应用

　　2007年10月，水北沟渡槽C60高强高性能混凝土正式浇注。在浇筑之前，施工方首先进行了现场试拌。材料用量严格按照配合比设计用量采用电子称计量，现场搅拌时间为90s，拌合后测得混凝土拌合物现场胡落度为205mm，扩展度为55Omm，混凝土流动性、粘聚性良好， 30min后，温凝土的拌合物性能基本不变，成型后的混凝土试块经试压， 3d强度达到36.4MPa， 28d强度达到66.2MPa，符合设计强度要求。整个试验过程有建设单位代表、监理总监、施工项目;经理、质量监督员、试验室技术负责人现场参加。混凝土试拌符合要求后，监理工程师同意开始浇注水北沟渡槽C60混凝土。 

　　浇筑过程按部位不同共分为6次，每次间隔时间约30d左右，浇筑方量约500m3，总共混凝土用量为3000m3。于2008年5月底，整个水北沟渡槽 C60混凝土浇筑完毕。拆模后混凝土表面光，无气泡、蜂窝、麻面，通过钻芯发现内部混凝土均匀、密实，现场检测测得混凝土强度全部达到62MPa以上，符合工程要求。  

　　3 结论

　　在混凝土中掺加30%粉煤灰掺合料，利用聚羧酸系高效减水剂成功配制了C60高强高性能混凝土，通过在工程现场实际应用，发现各项技术性能指标满足混凝土的施工性及硬化后的物理力学性能。这表明聚羧酸系高效减水剂的发展推动了高强高性能混凝土的应用，使更高强度的混凝土配制由过去的不可能变为了现实。