C100 高强高性能混凝土的配制技术

郑应生，凌 金，周堂贵，魏洪钢，叶明垄

ZHENG Yingsheng1，LING Jin2，ZHOU Tanggui1，WEI Honggang2，YE Minglong1

(1.杭州华力建材有限公司，浙江 杭州310008;2.浙江华威混凝土有限公司，浙江 杭州310008)

1 概 述

随着城市建设的发展和施工技术的进步，超高层、大跨度现代建筑不断涌现，从而对混凝土的强度和耐久性能提出了更高的要求，促进了混凝土技术向高强、流态、耐久性等高性能方向发展。同时，这既代表了混凝土技术的发展方向，也代表一个城市的工程建设水平。如今，高强高性能混凝土在杭州得到越来越多的应用。为适应建筑需求，混凝土科学技术水平不断提高，C60—C70 混凝土已经成为通用混凝土，许多结构开始使用C100 及更高强度等级的混凝土，因此研究开发C100 混凝土具有重要意义。

2 C100 等级高强高性能混凝土拟达到的主要技术指标

2.1 混凝土拌合物工作性能指标

混凝土坍落度、扩展度:230/550;混凝土排空时间＜20 s;

混凝土坍落度中边差＜30 mm;混凝土保塑时间3 h。

2.2 混凝土强度要求

强度验收评定应符合国家标准《混凝土强度检验评定标准(GB 50107—2010)》的规定。

2.3 混凝土耐久性指标等级

参照《混凝土耐久性检验评定标准(JGJ/T 193—2009)》《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准(GB/T 5082—2009)》并结合本工程结构特点。

3 配制C100 高强高性能混凝土研究的主要关键因素

低水胶比所需的优质原材料如下:

水泥:选用P.Ⅱ52.5 海螺水泥;

外加剂:选择高性能外加剂的标准以达到减水率高、分散性好，满足混凝土和易性好且具有3 h 以上保塑功能;

矿渣粉:主要作用是改善混凝土的工作性，故选择矿渣粉应以碱性为好;

粉煤灰:选用SiO2和Al2O3含量高的粉煤灰，使其活性指数、颗粒填充效应发挥更佳;

硅灰:选用硅灰颗粒细小、比表面积大、SiO2含量高，具有较高的火山灰活性者;

粗集料:选择高强、致密、级配合理、粒型良好、粒径小于20 mm、质地均匀坚固的洁净碎石。

4 C100 强度试配

多组分矿物掺合料合理组合匹配，以提升水泥石及其与集料的界面强度。多组分矿物掺合具有特殊的技术效应，可用以下两个方面反映复合组分对混凝土性能的贡献。一是通过对混凝土单位用水量的影响来体现复合组分的作用。当混凝土用水量确定时，除外加剂能降低单位用水量，合理匹配的复合矿物掺合料也具有较强的减水作用。它可以使混凝土单位用水量进一步减水，水胶比进一步降低。二是通过强度贡献来反映复合掺合料的作用。以下试验使用超细磨矿粉(矿粉的比表面积800 m2/kg)。

4.1 不同水胶比的混凝土拌合物性能与强度

不同水胶比的混凝土配合比见表1，不同水胶比的混凝土拌合物性能与强度见表2。

4.2 不同矿粉掺量的混凝土拌合物性能与强度

不同矿粉掺量的混凝土配合比见表3，不同矿粉掺量的混凝土拌合物性能与强度见表4。

表1 不同水胶比的混凝土配合比

表2 不同水胶比的混凝土拌合物性能与强度

表3 不同矿粉掺量的混凝土配合比

表4 不同矿粉掺量的混凝土拌合物性能与强度

根据上述影响和配制试验结果看:

(1)采用水胶比0.22～0.23 所配制的28 d 抗压强度均可达到所要求的配制强度，且水胶比在0.22以下坍落度时间容易过长。

(2)进行3、7、14、28、60 d 抗压强度试验，其强度发展规律为:混凝土在14 d 前强度增长迅速，14～28 d 增长缓慢。

5 C100 混凝土配合比

C100 混凝土配合比见表5。

6 C100 高强高性能混凝土试生产

6.1 拌合物性能

拌合物性能见表6。

表5 C100 混凝土配合比

表6 拌合物性能

6.2 混凝土力学性能

C100 混凝土运输到施工现场后，同时留置了3、7、28、60 d 边长100 mm ×100 mm 立方体试件。28 d 分送法定检测机构进行抗压强度检测，自留试件进行不同龄期的试压。根据检测报告提供的28 d抗压强度，数据进行统计分析评定。C100 高强高性能混凝土结果见表7、表8。

表7 公司自留试件检测强度评定(换算系数0.93，龄期28 d)

表8 法定检测机构强度评定(换算系数0.93，龄期28 d)

法定检测机构芯样强度:一共取芯10 个，最低值为104. 3 MPa，最高值为116 MPa，平均值为110 MPa。

7 混凝土耐久性试验

7.1 混凝土早期收缩试验曲线

混凝土早期收缩试验曲线见图1。

图1 混凝土早期收缩试验曲线图

本试验对混凝土自初凝开始进行收缩变形测试——非接触法测试收缩形变。本试验方法的测试数据采用计算机自动采集处理。

7.2 抗渗性能

为验证C100 混凝土的抗渗性能，按照标准试验方法进行试验抗渗等级达到P20 时，渗水高度为5～10 mm。

7.3 混凝土抗氯离子渗透

采用电通量法，C100 混凝土实测电通量为68C。

7.4 混凝土碳化性能

C100 混凝土碳化实测值见表9。

表9 C100 混凝土碳化实测值

7.5 混凝土抗冻性能

抗冻性能试验:采用快冻法，抗冻融试验箱符合《混凝土抗冻试验设备(JG/T243—2009)》规定，C100 混凝土不同循环次数的质量损失率和相对动弹性模量实测值见表10。

表10 C100 混凝土质量损失率和相对动弹性模量实测值

8 结 语

(1)C100 高强高性能混凝土的配制要注重胶凝材料的合理组成和匹配，使胶凝材料得以连续微级配，以提升胶凝体系的界面粘结能力，调动水泥、活性矿物掺合料和混凝土外加剂的协同作用。

(2)采用P. Ⅱ52.5 水泥可以配制C100 高强、高性能混凝土，所用粗集料必须选用粒形好、针片状含量少、压碎指标小于5%、粒径不大于20 mm 的洁净碎石。

(3)不同养护条件对C100 高强高性能混凝土的养护影响显著，试件最好采用水中养护。

(4)要重视C100 高强高性能混凝土的强度检验评定和耐久性能的评定是否符合设计规定和相关要求。