C70高强自密实混凝土生产应用研究

C70高强自密实混凝土生产应用研究

巫业磊

江苏中砼新材料科技有限公司 江苏南京210000

摘要：经过实验证明，在实验室制备C70高强度自密实混凝土时，加入硅灰后的扩展性损失相较于未添加的情况有所提升，28d后的抗压强度达到103.1 MPa，2 h后的扩展性为640 mm，这都符合设计规定。如果能够大规模生产C70自密实混凝土，其扩展性几乎不会受到影响，混凝土的流动性也相当优秀，28d后的强度可以达到设计的标准。

关键词：C70高强自密实混凝土；配合比设计；性能检测

1密实混凝土的含义

自密实混凝土，也被称为高流态混凝土，是一种无需振捣，具备高流动性并且在使用过程中不会产生离析的高性能混凝土。自密实混凝土的流动性极强，无需振捣就能满足浇筑空间的需求，且分布均匀，特别适合在钢管内等复杂空间进行混凝土浇筑。在工程实践中，常常将钢管与自密实混凝土相结合，钢管混凝土在结构中展现出优秀的承载力、塑性、韧性、施工便利性和耐火性，其经济效益显著，能够有效满足现代工程结构在跨度、高耸、重载等方面的需求。灌注自密实混凝土的技术包括振捣法、高空抛掷法以及泵送升起法。然而，因为建筑过程大都是封闭的，所以不能立即对灌注的品质进行评估。在真正的建筑环节，混凝土的流动性可能会因为建筑物的结构部分的长度与粗细比例的改变而产生差异。

目前，自密实混凝土主要使用的是天然砂，但由于生态环境的损害和自然资源的逐步减少，机制砂无疑会替换天然砂成为混凝土的细骨料。机制砂的产地范围广，制造方法也十分完善，它的粒度和粒度分布能够依照需求做出调节，因此具有很高的可操作性。尽管如此，从工作性能的角度看，机制砂混凝土的性能并不如天然砂，这主要是由它的制造方法所决定的，而且，与天然砂相对，它的工作性能更差。制造机制砂的需求相比于天然砂来说，更为严格，且其品质的变化幅度很大，这会对混凝土的结构特征以及物理特征产生某种程度的影响。因此，选择了部分取代天然砂的手段来制造自密实的混凝土，并研究了它们在操作性以及抵抗压力的能力上与天然砂的不同之处。

2 试验结果

经过自密实混凝土的扩展性测试发现，在添加硅灰之后，自密实混凝土的最初扩展程度超过了未添加硅灰的情况。此时，硅灰作为胶凝剂被添加进混凝土，对混凝土的混合物的流动性造成了影响。T500的数据显示，硅灰的添加使得混凝土的扩展程度提高500 mm的时间缩短了。在时间损耗的数据中，添加硅灰的混凝土的扩展程度损失比未添加硅灰的更大，这主要是由于硅灰相较于水泥等其他胶凝材料的比表面积更大。这使得它在混凝土中的分布不均匀，大的比表面积使得它满足相同状态时需水量更多一点。另外，掺入硅灰的新拌混凝土的粘结力会提高，随着时间的推移，混凝土的流动性会逐渐下降。混凝土的屈服性能通过其扩展性来体现，T500则代表了其黏性。当添加了硅灰时，其会产生类似滚珠的效果，这会使得混凝土的最初的扩展度能提高，同时T500的值会降低。然而，随着时间的推移，由于对水的需求逐渐上升，这会对扩展度造成更大的影响。所以，2h之后，添加了硅灰的自密实混凝土的扩展度比未添加硅灰的时候要差，这就证明了硅灰的添加对维护自密实混凝土的扩展度并无益处。在生产过程中，需要加入高性能外加剂，并且需要全面评估建设周期与物流路程，妥善利用硅灰。

在替换为50%质量的机制砂后，混凝土的初始扩展程度超过了等量的天然砂，但是混凝土的包裹性降低了，甚至出现了分离的状况。这主要是由机制砂的粒径分布和特性决定的，机制砂的粒径分布相较于天然砂来说更为不均匀。在相同的粒度范围内，自然砂的形状大致是椭圆的，并且表面相对平滑。而机制砂的形状通常是不规则的多边形，并且具有明显的棱角，表面也比较粗糙。此外，在其他的粒型范围中，更多的是尖锐的、不规则的颗粒，其中以针片状的占比最高，这使得它们在混凝土的制备过程中与胶凝材料的适应性较差。

比起天然砂，机制砂的石粉和泥沙含量更高，而且其砂的级配一般，这增加了集料的空隙率。这使得它对胶凝材料的吸附和包裹能力不佳，并且其对外加剂的适应性也不如天然砂，这都导致了自密实混凝土的工作性能的下降。T500的机制砂含量比天然砂要少，这导致了机制砂在胶凝材料中的包裹性较差，并且也引起了分离的情况。虽然机制砂的起始扩展度很高，但在2小时之后，其扩展度的降低也很明显，已经降至400毫米。随着时间的推移，机制砂内的石子和砂会慢慢地吸收添加剂和混合液。相对于天然砂，机制砂的比表面积更大，所以其扩展度和操作性能的降低更明显。在相同的配比情况下，使用自然砂的扩展度降低约50~80 毫米。当制备自密实的混凝土时，需要根据规定的标准，首先挑选出泥和石粉含量更小的机制砂，同时也需要尽可能地减少使用那些压碎值不佳或者富含风化成份的机制砂。

经7d与28d强度测试得出结论：在混凝土中添加20kg的硅灰后，28d的强度可以达到103.1 MPa，达到设计强度的147%。而在使用机制砂取代自然砂的情况下，28d的抗压强度可以提升至92 MPa，达到设计强度的131%，同样符合设计标准。在未添加硅灰的情况下，配制的自密实混凝土7d与28d强度分别提升至118%与142%。经过7d抗压强度的研究得出结论：硅灰并未显著改变7d的抗压强度，反而在混凝土内部扮演了重要的填充角色。而且，随着时间的推移，添加硅灰的抗压强度也得以提升。在添加机制砂之后，自密实混凝土的性能无法得到维持，7d和28d的抗压强度也低于天然砂混凝土。在实际生产过程中，机制砂的质量会受到原矿种类和生产工艺的影响，其质量波动较大，这可能会对混凝土的质量产生影响。

3现场施工养护技术要求

C70自密实高强高性能混凝土的优点包括其较小的水灰比、较高的水泥使用量和较强的流动性，这些都是一般混凝土无法达到的。因此，在进行混凝土的浇筑施工时，我们需要考虑到这几个关键的问题。

（1）现场坍落度：在开始施工之前，必须指定一名工作人员来对所有的混凝土进行质量检验，同时要做好详细的检验记录。严禁在施工过程中添加额外的水，任何已经离析的混凝土都不应该被施工。

（2）浇筑时间：由于C70自密实高强高性能混凝土的水泥使用量很大，而且使用的水灰比较少，初凝时间通常只有5小时，因此，我们必须严格地管理好浇注的时长。我们需要对现场的几个关键时刻进行详细的记录，包括离站、抵达、启动施工的日期和施工结束的日期。如果混凝土的离场时间与施工时间接近初凝阶段，就无法继续施工，通常需要在2-3小时以内将其泵送完（实践表明，只要保证2-3小时以内，就能够达到施工质量的标准）。

（3）振捣：由于自密实混凝土通过自身重量达到密实填充的效果，因此，我们可以施工部适当减少振捣的时长和频次，避免出现混凝土的层次化裂缝。

（4）养护：相较于普通混凝土，高强高性能混凝土其所需的水泥也相应增加，这将导致其产生的水化热增加，从而增加了其出现裂痕的可能性。混凝土的水胶比值较低时，其未水化的水泥颗粒数量会增大。然而，由于高强高性能混凝土的极其密实，使得外界的水分难以渗透到其中，这会对其强度的提升产生负面效果。因此，早期的浇筑阶段，我们需要重视对高强高性能混凝土的构的保湿、维护，这样可以降低其内部的水分流失，降低其表面的热传导，并降低其表面的温差。为了达到这个目标，我们建议在混凝土浇筑完成之后，至少要进行7天的模具维持。为了避免水分的流失，从而提升抗裂性能。

总结

C70级别的混凝土强度在C60~C80之间，在实践操作过程中，首选的是天然砂作为自密实高强高性能混凝土的细骨料，并且添加硅灰有助于增强混凝土后期的抗压能力和耐久性，但会导致混凝土的扩展度有所下滑。如果使用机制砂来取代天然砂，28d的抗压强度依旧能符合需求，不过混凝土的工作性能略微会有所下滑。在真正的生产与供货环节，需要思考如何合理地延长混凝土的搅拌周期，了解并管控好生产与实际的运输路径，以及如何调整生产的节奏，确保浇筑过程的持续，防止浇筑现场出现材料断料或者车辆被挤压的情况，另外，也需要控制在炎热的环境中浇筑工作性能的损失。从而提升后期混凝土结构的耐久性及拆模效果。

参考文献：

[1]倪永强. C70高强自密实混凝土生产应用研究[J]. 新材料·新装饰,2022,4(23):15-18.

[2]沙峰,梁中林,陈秋喜,王晓敏,李东升.C70高强高性能混凝土研究与应用[J].混凝土,2008(12):85-87

[3]戴恩梁,金国军,戴少鹏.C70高强高性能泵送混凝土在实际工程中的应用研究[J].混凝土,2013(1):97-101104

[4]黄爱菊.C70自密实混凝土的试验研究及应用[J].商品混凝土,2009(5):40-43