盧傳泰，湯國(guó)芳，王曉妍，付智

（江蘇誠(chéng)意工程技術(shù)研究院，江蘇 徐州221000）

0 引言

隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，高性能混凝土在實(shí)際工程中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1]。 江蘇誠(chéng)意工程技術(shù)研究院有限公司聯(lián)合江蘇省建筑科學(xué)研究院、徐州市城市軌道交通有限責(zé)任公司等對(duì)高性能混凝土配制技術(shù)進(jìn)行研究。

1 項(xiàng)目研究方案及原材料

1.1 研究方案

（1）根據(jù) GBT50080—2016 《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)高性能混凝土進(jìn)行配制，使得拌合物滿足工作性要求。

（2）研究配合比的參數(shù)變化對(duì)混凝土性能的影響，主要包括水膠比、抗裂劑摻量等；主要測(cè)試指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度、抗裂性控制指標(biāo)、耐久性能測(cè)試。

1.2 混凝土技術(shù)控制指標(biāo)與測(cè)試方法

軌道交通工程用板式結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)的高性能混凝土關(guān)鍵技術(shù)控制指標(biāo)均應(yīng)滿足以下指標(biāo)：

（1）混凝土工作性能?；炷撂涠龋海?60±20）mm；含氣量：不做強(qiáng)制要求。

（2）混凝土熱工、力學(xué)性能。根據(jù)GB/T50081—2019《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試混凝土熱、力學(xué)性能控制指標(biāo)見(jiàn)表1，劈拉強(qiáng)度、靜力彈性模量不作強(qiáng)制要求，根據(jù)拌合站自身試驗(yàn)條件決定是否測(cè)試。

（3）混凝土抗裂性能。 表2 給出了板式結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)高性能混凝土的抗裂性能。

（4）混凝土耐久性能。 表3 顯示板式結(jié)構(gòu)和墻體結(jié)構(gòu)高性能混凝土的耐久性能指標(biāo)。

1.3 試驗(yàn)原材料

PCA-I 聚羧酸系減水劑和HME-V 抗裂劑由江蘇蘇博特新材料股份有限公司提供，其他試配原材料全部由江蘇誠(chéng)意工程技術(shù)研究院有限公司提供。

PCA-I 聚羧酸系減水劑和HME-V 抗裂劑性能應(yīng)滿足以下要求：

（1）HME-V 混凝土（溫控、防滲）高效抗裂劑，其性能控制指標(biāo)及測(cè)試方法如表4 所示，由拌合站根據(jù)自身試驗(yàn)條件決定是否測(cè)試。

（2）PCA-I 減縮型聚羧酸減水劑：28 d 干燥收縮率比應(yīng)不大于100%， 由拌合站根據(jù)自身試驗(yàn)條件決定是否測(cè)試。

2 C35P12 高性能混凝土的配制技術(shù)研究

2.1 板式結(jié)構(gòu)高性能混凝土配制技術(shù)

板式結(jié)構(gòu)（編號(hào)用B 表示）用C35P12 高性能混凝土采用江蘇省建筑科學(xué)研究院提供的4 組混凝土配合比，具體配合比見(jiàn)表5。

2.1.1 不同抗裂劑種類對(duì)混凝土性能的影響

研究了不同抗裂劑（HME-V、JM-IIIC）對(duì)混凝土力學(xué)、抗裂和耐久性能的影響。

（1）不同抗裂劑（HME-V、JM-IIIC）對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6 和圖1。

表1 試驗(yàn)車站高性能抗裂混凝土熱工、力學(xué)性能指標(biāo)要求

表2 試驗(yàn)車站高性能抗裂混凝土抗裂性控制指標(biāo)

表3 試驗(yàn)車站高性能抗裂混凝土耐久性控制指標(biāo)

表4 混凝土抗裂劑性能控制指標(biāo)及檢測(cè)方法

表5 板式結(jié)構(gòu)用高性能混凝土配合比

表6 不同抗裂劑（HME-V、JM-IIIC）對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

圖1 不同抗裂劑（HME-V、JM-IIIC）對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

從上述圖表可以看出，隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大，不同的抗裂劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響較大。 當(dāng)采用HME-V 抗裂劑時(shí)，混凝土早期強(qiáng)度較JM-IIIC 低，但是28 d 強(qiáng)度較JM-IIIC 增長(zhǎng)快，28 d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到 42.3 MPa， 超過(guò) 3個(gè)月平均值。 而采用JM-IIIC 抗裂劑，雖早期強(qiáng)度較高，但28 d 強(qiáng)度低于平均值。無(wú)論采用哪種抗裂劑，混凝土28 d 抗壓強(qiáng)度均超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，兩種抗裂劑均可采用。

（2）不同抗裂劑（HME-V、JM-IIIC）對(duì)混凝土抗裂性能的影響，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7。

從表7 可以看出，針對(duì)兩種抗裂劑，14 d 呈收縮趨勢(shì)， 但是28 d 收縮膨脹試驗(yàn)值均達(dá)到了工程設(shè)計(jì)目標(biāo)， 說(shuō)明兩類抗裂劑均與拌合站原材料相容，可以在高性能混凝土中應(yīng)用。

（3）不同抗裂劑（HME-V、JM-IIIC）對(duì)混凝土耐久性能性能的影響，電通量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表8。

表7 不同抗裂劑（HME-V、JM-IIIC）對(duì)混凝土抗裂性能的影響

表8 不同抗裂劑（HME-V、JM-IIIC）對(duì)混凝土抗裂性能的影響

從表8 可以看出，針對(duì)兩種抗裂劑，B1 組的電通量稍微大于設(shè)計(jì)電通量規(guī)定值，即HME-V 在此工程高性能混凝土中有待于進(jìn)一步研究； 相反，JM-IIIC 抗裂劑的電通量低于設(shè)計(jì)值，可在高性能混凝土中得到應(yīng)用。

2.1.2 不同水膠比對(duì)混凝土性能的影響

在未采用抗裂劑的情況下，增加混凝土膠凝材料總量，保持膠凝材料總量為390 kg/m3，研究了不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)、抗裂和耐久性能的影響。

（1）不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9 和圖2。

從上述圖表可以看出，隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大，水膠比變化對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響十分顯著，水膠比降低，抗壓強(qiáng)度增大。結(jié)果顯示，B3 組和B4 組混凝土28 d 抗壓強(qiáng)度均超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

表9 不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

圖2 不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

（2）不同水膠比對(duì)混凝土耐久性能性能的影響，電通量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 不同水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響

2.2 側(cè)墻結(jié)構(gòu)高性能混凝土配制技術(shù)

側(cè)墻結(jié)構(gòu)（編號(hào)用Q 表示）用C35P12 高性能混凝土采用江蘇省建筑科學(xué)研究院提供的3 組混凝土配合比，具體配合比見(jiàn)表11。

研究了在摻加抗裂劑的情況下，不同水膠比對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)C35P12 高性能混凝土性能的影響研究。

2.2.1 不同水膠比對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土性能的影響

在未采用抗裂劑的情況下，增加混凝土膠凝材料總量，保持膠凝材料總量為390 kg/m3基礎(chǔ)上，研究了不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)、抗裂和耐久性能的影響。

（1）不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表12 和圖3。

表11 側(cè)墻結(jié)構(gòu)用高性能混凝土配合比

表12 不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

圖3 不同水膠比對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

從上述圖表可以看出，隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大，水膠比變化對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響顯著，水膠比降低，抗壓強(qiáng)度增大。結(jié)果顯示，Q1 組和 Q2 組混凝土 3 d、7 d、28 d 抗壓強(qiáng)度均超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

（2）不同水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表13。

從表13 可以看出，采用HME-V 抗裂劑的情況下， 水膠比在 0.42～0.444 之間時(shí)，14 d 膨脹率為負(fù)值，但是28 d 收縮膨脹試驗(yàn)值均達(dá)到了工程設(shè)計(jì)目標(biāo)。

（3）不同水膠比對(duì)混凝土耐久性能性能的影響，電通量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表14。

從表14 可以看出，Q1 組和Q2 組的電通量均滿足設(shè)計(jì)電通量規(guī)定值，且水膠比較低的電通量較低。

2.2.2 不同膠凝體系對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土性能的影響

本次試驗(yàn)研究?jī)H含有粉煤灰與水泥體系下混凝土的性能，具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表15。

從表15 可以看出，隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大，28 d 抗壓強(qiáng)度值大于35 MPa；28 d 的膨脹率限值≥-0.020%；電通量滿足設(shè)計(jì)要求。 因此，僅采用粉煤灰+水泥膠凝體系也是可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。

2.3 小結(jié)

高性能混凝土性能匯總見(jiàn)表16。

表13 不同水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響

表14 不同水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響

表15 粉煤灰-水泥膠凝體系對(duì)混凝土性能的影響

表16 高性能混凝土性能匯總表

為了研制出滿足工程設(shè)計(jì)需求的最佳高性能混凝土配合比， 在保證混凝土工作性良好的基礎(chǔ)上，應(yīng)使混凝土的抗壓強(qiáng)度富余較少。 膠凝材料用量、水膠比、膠凝材料體系對(duì)于新拌混凝土的抗壓強(qiáng)度、變形性能與耐久性能均有較大影響。

針對(duì)板式結(jié)構(gòu)而言，B2 組混凝土配合比能較好地滿足設(shè)計(jì)要求；針對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)而言，Q2 組混凝土配合比滿足設(shè)計(jì)要求。兩種結(jié)構(gòu)用混凝土均可以通過(guò)在保證混凝土工作性能良好的前提下，適當(dāng)降低水膠比，增加減水劑摻量以提高混凝土強(qiáng)度。

3 結(jié)論

（1）膠凝材料用量、水膠比、膠凝材料體系對(duì)于混凝土的抗壓強(qiáng)度、變形性能與耐久性能均有較大影響。

（2）膠凝材料體系可選擇粉煤灰與礦粉的復(fù)合體系，僅采用粉煤灰與水泥體系時(shí)，應(yīng)控制好粉煤灰摻量。

（3）針對(duì)板式結(jié)構(gòu)，B2 組混凝土配合比能較好地滿足設(shè)計(jì)要求；針對(duì)側(cè)墻結(jié)構(gòu)，Q2 組混凝土配合比滿足設(shè)計(jì)要求。兩種結(jié)構(gòu)用混凝土均可以在保證混凝土工作性能良好的前提下， 適當(dāng)降低水膠比，增加減水劑摻量，以提高混凝土強(qiáng)度。