C60超高泵送混凝土配合比设计研究 （转载自砼话）
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1 工程概况与技术难点
日立电梯（中国）有限公司大石厂区新建试验塔项目位于广东省广州市番禺区大石街石北工业区内，为广州市重点建设工程项目。该工程地下3层，地上39层，总建筑面积：17813.8m2，该工程首层层高7.5m，标准层层高7m，结构封顶总高度273.5m，结构封顶后将是亚洲目前最高的工业建筑，主要用于快速电梯的试验。该工程使用钢爬模施工工艺，钢爬模厚度2m，长度和高度超过1m，一次性C60混凝土浇筑量为370m3，属于大体积混凝土浇筑范畴。该项目从地下室负三层墙柱开始一直到39层墙柱，墙柱混凝土设计强度等级均为C60。
一次性将C60混凝土泵送至200m以上的高度，在广州市的实际工程应用案例不多，如何在保证泵送后C60混凝土施工性能和强度等级的前提下一次性将C60混凝土泵送至垂直高度270m，需要解决下面三个问题。
⑴混凝土倒筒时间与施工性能的问题：由于高强混凝土胶凝材料多，单位用水量低，水胶比低，混凝土倒筒时间普遍在10～12秒之间，与低强度普通混凝土相比倒桶时间长，加上一次性泵送垂直高度高造成混凝土在泵管中的输送阻力特别大，通常情况下泵送混凝土的泵压在20MPa以下，如果泵送压力超过20MPa时还强行泵送，将会出现泵车活塞损坏或者泵管爆裂等现象。所以高强超高层泵送混凝土的施工难点就在这里，既要保证高强混凝土设计强度要求，又要符合施工要求的合适的坍落度、扩展度和倒筒时间。本工程中施工单位选用了中联公司的ZL5280HBT105.28.286RS高压泵作为输送设备，一次性可以将混凝土泵送至垂直高度400m以上，可以满足本工程泵送设备的要求。对于高强混凝土施工性能的调整，将通过玻化微珠粉的加入来增加混凝土的流动性、抗离析性和降低混凝土的倒桶时间。
⑵经过一次性长距离泵送后高强混凝土施工性能的保证，混凝土经过长距离泵送后，混凝土坍落度、扩展度会因为混凝土泵送时受压变小，影响混凝土的施工性能。通过使用聚羧酸系高性能外加剂来保证经过长距离泵送后的混凝土施工性能满足施工要求，混凝土外加剂厂家通过外加剂减水组分、保坍组分和引气组分的调整来提高混凝土的流动性、黏聚性和保水性，保证入泵口的混凝土扩展度在650±50mm，经过长距离泵送后扩展度保持在600±50mm。
⑶经过一次性长距离泵送后，如何保证高强混凝土的强度满足设计要求，混凝土经过长距离泵送后混凝土施工性能会有变化，在坍落度和扩展度变小的情况下强度能否保证。在配合比设计中通过玻化微珠粉和粒化高炉矿渣粉与粉煤灰的双掺使用不仅对混凝土施工性能改善有很大提升，关键是能保证混凝土后期强度增长，特别是对28d后的混凝土强度增长有利，同时加上现场的科学管理和混凝土的规范施工和养护可以保证经过长距离泵送后高强混凝土强度满足设计要求。
2 原材料的选择与配合比设计
混凝土原材料质量与混凝土质量息息相关，符合国家标准要求的原材料才能生产出符合质量要求的混凝土。与普通强度等级超高层泵送混凝土相比，本工程中使用的混凝土不仅是高强混凝土，而且一次性泵送高度高，所以对施工性能要求很高，除了达到设计强度和耐久性要求外，在设计配合比时要重点考虑混凝土泵送施工性能的调整。为了设计出最优化的C60高强超高层泵送混凝土配合比，在本工程前期使用的C60泵送混凝土基础上，通过查阅文献以及结合其他相关工程实践应用数据的总结，配置C60高强超高层泵送混凝土所用原材料除了符合国家和行业相关标准要求外还应以满足下列要求为宜，详细原材料技术参数见表1。
按照表1所述要求结合目前生产所用原材料，本工程中使用的水泥为华润水泥（平南）有限公司生产的P·Ⅱ42.5R水泥，水泥各项性能指标见表2；粉煤灰选用福建大唐宁德火电厂Ⅱ级粉煤灰；粒化高炉矿渣粉选用广西源盛矿渣综合利用有限公司生产的S95级矿粉；碎石选用惠州博罗生产的5～20mm的连续级配花岗岩碎石，压碎指标小于12%、针片状含量小于5%、含泥量小于0.5%；细骨料选用西江Ⅱ区中砂，级配良好、含泥量小于2%；外加剂选用广东柯杰科技实业有限公司生产的KJ-JS聚羧酸系高性能缓凝型减水剂，减水率为30%；生产拌合用水为自来水，符合标准要求；玻化微珠粉选用河南三门峡市所产玻化微珠粉，符合国家标准要求。
3 配合比设计
原材料确定后就需要对配合比进行设计以及试配。混凝土水胶比对混凝土的性能影响最大，混凝土原材料一定的条件下，水胶比越大混凝土强度等级越低，反之水胶比越小混凝土强度等级越高，但是过低的水胶比容易造成混凝土倒桶时间长而难以泵送施工。本工程中泵送高度200m以内的C60混凝土未使用粒化高炉矿渣粉和玻化微珠，外加剂使用的为聚羧酸系高效减水剂，碎石粒径为5～25mm，砂为Ⅱ区中砂。通过文献资料查询参考以及所选用原材料的特点，加之我公司已经为该工程成功供应了两万余m3质量合格的C60高强泵送混凝土，C60混凝土水胶比宜控制在0.26～0.31的范围内。为该工程供应的一次性泵送高度200m以内的C60混凝土，水胶比为0.3，施工性能和强度均满足要求，所以水胶比0.3是能满足C60泵送混凝土强度设计要求。本次试验水胶比也选择为0.3，通过粒化高炉矿渣粉和粉煤灰的双掺，一方面可以利用粉煤灰和矿粉取代部分水泥来改善混凝土的施工性能，另一方面可以降低混凝土水化热，保证大体积混凝土施工的同时也具有一定经济效益，最后粒化高炉矿渣粉和粉煤灰的加入对混凝土后期强度的增长非常有利，能保证混凝土施工性能的条件下增加混凝土后期强度的增长。同时通过添加不同比例的玻化微珠取代等量粉煤灰和使用聚羧酸系高性能减水剂，以及使用小粒径粗骨料来实现在低水胶比时保证混凝土具有大流动性和较低的倒桶时间。玻化微珠每立方米混凝土使用量分别为20kg、30kg、40kg、50kg，柯杰聚羧酸系高性能减水剂的掺量分别为1.2%、1.3%、1.4%。具体配合比用量见表3，试配结果见表4，图1和图2分别为试配混凝土2h后的倒桶时间和2h后的坍落度和扩展度的直观对比图。
由表4和图1、图2可知所有混凝土配合比试配强度均满足设计要求，随着柯杰聚羧酸系高性能外加剂掺量的增加，混凝土流动性增加，掺量1.2%时混凝土2h后坍落度和扩展度均出现变小的现象，说明柯杰聚羧酸系高性能外加剂掺量在1.2%时不能满足施工要求。掺量在1.3%和1.4%时均能基本保证2h坍落度和扩展度不变化，当掺量为1.4%时混凝土出现外加剂轻微超掺现象，扩展度大而坍落度比外加剂掺1.3%时候小，混凝土黏聚性下降所以倒筒时间增加，这种混凝土容易发生离析，泵送时容易发生堵管。另一方面随着玻化微珠粉用量的增加，混凝土倒筒时间下降，更适合泵送施工，所以玻化微珠粉的加入有利于超高层混凝土的泵送。
通过试验试配数据以及现场施工经验，在满足施工和易性要求、设计强度和耐久性能的前提下，结合经济性能的综合考虑，确定配合比A7为生产配合比并在工程中实际使用。
2019年4月30日日立电梯（中国）有限公司大石厂区新建试验塔工程项目结构封顶需要将C60混凝土一次性泵送至270米高度。当天我们按照A7配合比生产C60混凝土，混凝土出厂检测坍落度（mm）/扩展度（mm）为：270/700，倒桶时间：5.2s；1h后到达施工现场取样检测坍落度（mm）/扩展度（mm）为：265/710，倒桶时间：5.0s，满足泵送施工要求，现场成型试件检测强度。经过长距离泵送后出料口混凝土取样检测坍落度（mm）/扩展度（mm）为：220/580，符合施工性能要求，并成型试件检测强度。现场成型混凝土试件经过28天标准养护后经第三方检测机构试验试压泵送前混凝土强度代表值分别为：69.5MPa、72.1MPa、70.2MPa，泵送后出料口取样成型试件试压强度代表值分别为：74.2MPa、68.7MPa、71.3MPa强度均满足设计要求，后期将跟踪混凝土60d及90d强度的增长做好技术资料记录。
4 结论
日立电梯（中国）有限公司大石厂区新建试验塔工程项目目前已经主体结构顺利封顶，使用A7配合比生产的C60混凝土一次性顺利泵送高度278m，未出现离析堵管、坍落度/扩展度过小的现象，保证了施工方的进度和质量，在实际应用中取得了较好的应用效果。总结全文的分析结果可以得到以下结论：
⑴玻化微珠粉的使用能够提高混凝土的流动性和抗离析性以及降低混凝土的倒桶时间，能明显提高混凝土的泵送施工性能。
⑵C60高强超高层泵送混凝土的施工性能可以用坍落度和扩展度以及倒筒时间的试验数据来体现，在实际生产应用中简单方便易操作。
⑶聚羧酸系高性能减水剂的使用可以降低C60高强混凝土的黏度，在低掺量的条件下改善混凝土的施工性能，同时也有利于高强混凝土强度的保证。
⑷该工程C60混凝土配合比从设计、试配到实际应用成功泵送的顺利施工，为广州地区超高层高强混凝土的施工提供了一定的数据和经验积累。
