武漢廣播電視中工程C60高性能混凝土的研制與應用

黃昕  郭啟云  張曉鵬  張煥東

(武漢建工股份有限公司430014武漢)

1、工程概況

    武漢廣播電視中心工程位于武漢市漢口建設大道青年路口，總建筑面積108007m2，分東西兩區分期建設，西區屬首期工程，為地下二層，地上主樓三十五層，裙房五層的框架筒體結構智能大廈，建筑面積為74414m2。其中主樓標高40．75m以下，核心筒剪力墻、柱混凝土設計強度等級為C60，混凝土用量約6000m3。柱結構形式分為鋼管混凝土和鋼筋混凝土兩種，在滿足高強度、工作性、耐久性、經濟性前提下，對C60高性能混凝土進行了系列試驗研究。

2、高性能混凝土的技術途徑

    2.1在現有生產工藝、生產設備基礎上，合理選擇原材料，并采用新型高效減水劑與超細礦物質細粉。

    2.2控制水膠比(W/C≤0．38)

    2.3改善混凝土水泥石之間的界面結構。 

    2.4改善混凝土中水泥石的孔結構。   

3、C60高性能混凝土的重要技術參數

    3.1滿足C60高性能混凝土配制強度要求，R28d≥70MPa(標準差取5)；

    3.2低膠凝材料用量，低水泥用量。

    膠凝材料總用量不得超過550Kg／m3，水泥用量不超過400kg／m3；3．3流動性參數混凝土攪拌臺物出機坍落度控制在200+20ram之間。

    3.4保塑性參數混凝土拌合物出機后1小時內坍落度損失不超過20mm

4、原材料選用

    4.1水泥

    通過對華新水泥廠生產“堡壘”牌P.052．5、P.042．5、P.S42．5對比試驗結果，從強度與流動性兩方面綜合考慮，確定選用P.042．5。

    4.2粗、細骨料  

    根據武漢地區市場所能提供的骨料，粗骨料選用黃石5～25mm石灰巖機制碎石，壓碎指標為10．2％，含泥量為0.4％。

    細骨料采用巴河中砂，細度模數2.70，含泥量0．9％。

    4.3新型高效減水劑       

    高效減水劑作為配制高性能混凝土的物質基礎，選擇標準為減水率高，且能與所選水泥匹配適宜，并使混凝土和易性好，粘度系數較小，且保持坍落度功能良。通過對武漢聯合化工廠生產FDN一5、FDN一5K、FDN一5A三種高效減水劑(摻量為3．3％)對比試驗確定。(結果見表l)

高效減水劑對水泥交凈漿流動性影響（mm）  表1

    由表中數據可知，初拌水泥流動性FDN一5A略高于FDN-5、FDN-5K，經過lh后FDN一5A的分散和保持分散性均優于前兩者。

    4.4超細活性礦物摻合料。 

    根據國內外資料及以往研究結果，表明礦物細粉對提高混凝土早后期強度有明顯作用，并可顯著改善混凝土的流動性和流變狀態。水淬渣粉體的分散效應可降低混凝土中的漿體粘度并增加混凝土的流動性，且相關性明顯，另外成本較低，同時與粉煤灰雙摻效果明顯。因而本次試驗采用葛洲壩水泥廠生產的水淬高爐礦渣磨細礦粉與陽邏電廠生產的l級粉煤灰雙摻。

礦渣粉、粉煤灰技術參數如下：

    1級粉煤灰細度6．O％，燒失量2．1％，需水率91％．

    4.5 CAS膨脹劑在鋼管混凝土中采用微膨脹劑CAS等量代替粉煤灰，用于補償收縮，避免出現裂縫。

5、配合比設計

    5.1膠凝材料用量

    ①水泥用量：在以往研究的基礎上，本方案基準配合比，膠凝材料總量設定為500Kg/m3,水泥用量為350Kg/m3。

    ②磨細礦渣粉、粉煤灰用量：磨細礦渣粉按廠家推薦摻量為膠凝材料總量20％，用量l00K9／m3，粉煤灰摻量為10％，用量50K9／ms。

    5.2砂率  

    為了驗證砂率對混凝土流變性能及強度的影響程度，在查閱相關資料及以往實驗基礎上，進行了膠凝材料用量為500K9／m3，砂率分別為38％、40％、42％進行對比試驗，試驗結果(見表2)表明砂率在一定范圍內對混凝土的強度影響不大，但對流動性影響較大，因此確定最佳砂率為40％。

砂率對流變性能及強度的影響     表2

    5.3用水量

    根據FDN一5A減水劑減水率，計算用水量為180k9／m3，同時依據摻量(減水劑為水劑含量33％)和初試配，調整基準配合比用水量為150K9／m3。   

6、配合比確定

    在以上基礎上，采用正交試驗及重復性驗證，確定了最優配合比。

配合比       表3

    6.1碳化速度    28dC60   0一lmm  

    6.2抗滲性

    通過抗滲等級試驗，水壓達到了3．5MPa，因抗滲儀膠圈損壞而終止。

    6.3抗凍融性能

50次凍融循環  表4

    6.4力學性能  

    重復性驗證28d天立方體抗壓強度平均值為73MPa。 

7、工程應用

    7.1應用效果

    自2001年12月廣電中心工程核心筒、柱、墻共澆筑C60高性能昆凝土6000m3，取樣組數49組，標準差3．6N／mm2，平均強度72．2N／mm2，最小強度65．9N／mm2，綜合評定合格，另外，拆模后混凝土表面光滑未見明顯裂縫存在。同時從泵送情況看，極大的改善了高強混凝土因流動性差難以泵送的情況。其保水性、流動性、保塑性均比以前供應高強混凝土有了明顯改善，工作性能得到提高，并保證了施工順利進行。300d碳化深度檢測值為1．5—4mm。 

    7.2質量控制

    ①從運距、設備、生產能力以及避免多品種混凝土交叉生產相互影響，選擇漢口一站作為C60高性能砼專門攪拌站，并保證施工期間不進行其它標號生產。            

    ②嚴格按照配合比通知單下料，并控制混凝土NN料順序、攪拌站時間和銜接，并采用濕拌攪拌方式。水泥、砂、摻合料、水、外加劑投料后攪拌60s，投石后再拌60s，然后裝車后再拌60s。

    ③加強計量管理，施工前，所有計量器具、衡器由攪拌站技術負責人進行一復核工作，在靜態與動態的條件下均需達到稱量精度要求。計量允許偏差：水泥、摻合料、水為±l％，外加劑±l％，粗細骨料±2％。

    ④嚴格控制水灰比，定時檢測砂石含水率，每班不少于4次，發現砂、石含水率變化應及時調整用水量。

    ⑤強調開盤鑒定工作，采取出廠檢驗放行措施，做到檢驗不合格不出廠。

    ⑥加強養護，針對冬季施工，主要措施為延長拆模時間，覆蓋塑料薄膜。

8、結束語  

    8.1利用礦渣粉與粉煤灰雙摻技術，在充分減少水泥用量的條件下，通過確定最佳砂率，使用新型高效減水劑，使C60高性能混凝土各項性能滿足設計和施工要求，并取得了顯著的技術經濟效益。本工程直接降低成本18萬元，縮短工期45天。 

    8.2采用微膨脹劑CAS等量代替粉煤灰配置微膨脹混凝土，大量應用于鋼管柱施工，避免收縮裂縫，保證了混凝土和鋼管的粘結，近而促進了鋼管與混凝土的協同工作能力。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)