超高泵送C40混凝土研究与工程应用

赵日煦，庞二波，高飞，周文俊，陈超

（中建商品混凝土有限公司，湖北　武汉　430074）

超高泵送C40混凝土研究与工程应用

赵日煦，庞二波，高飞，周文俊，陈超

（中建商品混凝土有限公司，湖北武汉430074）

以超高泵送 C40 混凝土为研究对象，通过总胶凝材料用量、硅灰掺量、水胶比等参数调整进行浆体流动度与分层度对比试验，确定总胶凝材料用量、水胶比以及硅灰在超高泵送 C40 浆体中的作用，进而在混凝土配合比中通过硅灰掺量对比试验，确定工程应用配合比。总胶凝材料用量 450kg，硅灰掺量2%，水胶比 0.32 的混凝土，泵送高度250m，泵送平均压力14.1MPa，超高泵送施工顺利。

超高泵送；C40；流动度；分层度；泵送压力

0　引言

随着高层超高层建筑的兴起，对混凝土的泵送施工提出了更高的要求，目前，在高层超高层建筑施工中，混凝土往往采用一泵到顶的施工方式[1]。低强度等级的混凝土在超高泵送施工中，往往由于自身胶凝材料用量低、混凝土包裹性不好、粘聚力不够，在较高泵压作用下出现浆骨分离，从而发生堵管甚至爆管现象，不仅影响泵送施工效率，同时对需要连续作业混凝土的质量产生一定隐患[2]。

因此，本文针对超高泵送低强度等级的 C40 混凝土进行试验研究，提高混凝土的工作性、包裹性与匀质性，以保障低强度等级的 C40 混凝土超高泵送顺利实施，并保障工程质量。

1　原材料与试验方案

1.1原材料

结合武汉中心供应站点原材料特点及对超高泵送 C40 混凝土的特殊要求， 确定的原材料为：华新 P•O 42.5 水泥，检测指标见表 1；阳逻 I 级粉煤灰，其细度为3.8%，需水量比为 92%；中建 S95 矿粉，其比表面积为 415m2/kg，7d 活性为 78%，28d 活性为 102%；细度模数2.3～2.7 的岳阳中粗河砂；5～20mm 连续级配石灰岩碎石；中建商品混凝土有限公司新型建材厂生产的 18% 固含量高性能聚羧酸减水剂；另外选择了超细矿物掺合料硅灰，硅灰检测指标见表2。

表1　水泥指标

表2　硅灰指标

1.2试验方案

1.2.1硅灰对浆体性能影响

硬化混凝土可以看作由砂浆、粗集料、界面构成，新拌混凝土可以看作砂浆体和粗集料的二元体系[3]。混凝土的匀质性取决于砂浆体的匀质性和粗集料的沉降与否，当砂浆体匀质性好、稠度适宜时，可使分散于砂浆体中的粗集料不发生或少发生沉降，则表明混凝土的匀质性较好，因此，可采用砂浆体匀质性间接表征混凝土的匀质性优劣[4-5]。

由于 C40 混凝土胶凝材料少、浆骨比小、水胶比大，浆体稠度不足，包裹性不良，这些因素对超高泵送不利。为提高低强度等级 C40 混凝土的超高泵送性能，调整胶凝材料用量、水胶比、并采用超细粉料改善浆体包裹性及匀质性，采用硅灰可发挥其对浆体降粘增稠的功效[6]。

采用常规 C40 配合比与拟定的超高泵送 C40 配合比的胶凝材料用量、水胶比、相同硅灰掺量进行对比试验，设计的砂浆配合比见表 3，砂浆体系分层度测试依据 JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》执行。

表3　砂浆体系配合比

1.2.2硅灰对 C40 混凝土性能影响

研究硅灰对浆体匀质性影响的基础上，开展超高泵送C40 混凝土试配试验，分别采用无硅灰、有硅灰胶凝材料体系试验，对比硅灰及掺量对超高泵送低强度等级 C40 混凝土的工作性、匀质性、强度的影响，从而确定工作性好、匀质性好、强度增幅明显的混凝土配合比进行工程应用。

2　结果与分析

2.1硅灰对浆体性能影响

硅灰对浆体性能影响的测试结果见表 4、图 1 与图2。

表4　浆体性能检测结果　　　　　　　mm

图1　硅灰掺量对流动度的影响

图2　硅灰掺量对分层度的影响

从图 1 和图2 中可见，（1）当无硅灰掺入时，编号1与编号2 的浆体虽然流动度大，但出现离析泌水现象，而且这两组浆体分层度大，这说明，在外加剂掺量一致时，无硅灰的浆体，对超高泵送而言质量控制难度较大；（2）对胶凝材料相同、水胶比相同的配合比，随着硅灰掺量的增加，浆体流动度减小，说明随着硅灰掺量增加，浆体稠度增大，流动性减弱；（3）从流动度上可见，总胶凝 450kg 水胶比 0.32 的流动度大于总胶凝 400kg 水胶比 0.38 的流动度，既表明总胶凝材料对流动度的影响，又表明在低胶凝材料混凝土中水胶比宜适当降低；（4）从分层度上可见，对低胶凝材料混凝土而言，水胶比对分层度的影响比超细粉料硅灰的影响大，总胶凝 450kg 水胶比 0.32 的浆体当硅灰掺量2% 时，分层度降低显著，硅灰掺量 4% 时不分层，但流速慢，流动度偏小。

2.2硅灰对 C40 混凝土性能影响

根据2.1 节的分析，为了实现超高泵送低胶凝材料 C40混凝土较优的包裹性与匀质性，胶凝体系中必须引入超细粉料硅灰。采用总胶凝材料 450kg，水胶比 0.32，硅灰掺量分别为2%、4%、6% 进一步通过混凝土试配试验，得出硅灰的适宜掺量。混凝土配合比见表 5，测试结果见表 6。

表5　混凝土配合比

从表 5 中可见，（1）混凝土坍落度、扩展度的规律性与浆体流动度规律性基本一致；（2）随着硅灰掺量的增加，外加剂掺量相应提高，当硅灰掺量 6% 时，外加剂掺量显著增加，但混凝土工作性仍难以改善，因为硅灰对外加剂吸附量较大，工作性变差；（3）从强度而言，三组配合比强度均满足 C40 混凝土的要求；（4）编号 C-1 硅灰掺量2% 的初始工作性与 3h 损失后的工作性均较理想，强度富余充足，因此选用 C-1 配合比为工程应用配合比。

3　工程应用

试验研究的低胶凝材料 C40 混凝土用于武汉中心楼板部位，目前 C40 混凝土泵送施工高度达250m 以上，泵送施工顺利。混凝土出机工作性测试见图 3，对泵送250m 高度的泵送压力与搅拌压力的记录见图 4。可见，混凝土出机工作性良好，泵送高度达250m 时泵送压力平均为 14.1MPa，搅拌压力平均值为 4.0MPa，混凝土可泵性良好。

图3　混凝土出机工作性

图4　泵送压力与搅拌压力

4　结语

（1）按照拟定配合比的胶凝材料用量、胶砂比、水胶比设计砂浆配合比，通过浆体工作性对比试验，可有效判定胶凝材料用量、水胶比、胶凝材料组份、掺量对混凝土工作性与包裹性匀质性的影响规律。（2）低强度等级混凝土在掺入适量硅灰时，可提高混凝土的包裹性，降低泵压作用下的浆骨分离，利于低胶凝材料混凝土的超高泵送施工。（3）采用硅灰掺量占胶凝材料总量2%，总胶凝材料 450kg，水胶比0.32 配制的 C40 低胶凝材料混凝土，在武汉中心200m 以上超高泵送混凝土施工中泵送顺利，确保了工程施工质量。

[1] 毛志兵．高层与超高层建筑技术发展与研究[J]．施工技术，2012(12)：9-15，27.

[2] 陈阳．低胶凝材料用量自密实混凝土的研究[D]．广州：华南理工大学，2012.

[3] 汪振双. 架构混凝土基础理论研究[D]．大连：大连理工大学，2011.

[4] 白雪梅，白永辉，张鸣．混凝土匀质性及其长期性能的关系研究[J]．山东建材，2008(10)：24-29.

[5] 高飞，庞二波，顾瑞，等．采用活性 TH 灰配制绿地中心C70 巨柱混凝土试验与应用[J]．施工技术，2014(20)：10-13.

[6] 王海侠．普通强度混凝土高性能化的研究[D]．南京：河海大学，2005.

［通讯地址］湖北省武汉市东湖高新区华光大道 18 号高科大厦 16 楼 中建商品混凝土有限公司技术部（430072）

Experiment and Engineering Application of Concrete C40 in Super High Pumping

Zhao Rixu, Pang Erbo, Gao Fei, Zhou Wen Jun, Chen Chao
( China Construction Ready Mixed Concrete Co., Ltd., Wuhan430074)

With the super high pumping of C40 concrete as the research object, through the dosage of total cementitious material and silica fume and water cement ratio and other parameters adjustment, determined the effective of the amount of total cementitious material and silica fume and water cement ratio, and then determined concrete mix of the engineering application. Total cementitious materials dosage 450kg, silica fume quantity2%, 0.32 water cement ratio, height of pumping250m, average pump pressure 14.1MPa, ultrahigh pumping construction does well.

sump high pump; C40; fluidity; stratification; pumping pressure

赵日煦，硕士，工程师，中建商品混凝土有限公司华中分公司总工。