Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ０材料 超低水泥用量Ｃ５Ｏ山砂大体积混凝土的研制 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｕｇｅ Ｖｏｌｕｍｅ Ｃ５０ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｗｉｔｈ ｓｕｐｅｒ ＩＯＷ Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｅｎｔ 何信周’，董浩 ，林喜华。，陈亦苏 ，廖昶 （１．贵州中建建筑科研设计院有限公司，贵州贵阳５５０００６； ２．中建四局第六建筑工程有限公司贵阳国际金融中心项目部，贵州贵阳５５０００６；３．中建西部建设股份有限公司贵州分公 司，贵州贵阳５５０００６） 摘要：超低水泥用量混凝土的研究对于生态环境保护、节能减排、可持续发展有着重要意义。通过对原材料及配合比的优选，调整水粉比、 砂率等技术手段，调整外加剂凝结时间及外加剂母液种类，配制出了工作性能、强度和长期耐久性能均满足设计要求的Ｃ５０超低水泥用量山 砂大体积混凝土，并成功运用于贵』、Ｉ＇１省贵阳地区某项目的实践。这一成果可以为高性能混凝土、低水泥用量混凝土的应用起到一定的参考作用。 关键词：超低水泥用量；大体积混凝土；山砂；水粉比 中圈分类号：ＴＵ５０ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—８１４Ｘ（２０１７）０６—００５７—０４ 目前，贵州地区Ｃ５０及以上的混凝土应用较少，而 施工问题。 Ｃ５０大体积混凝土更是未曾在工程中实际应用。通过对原 材料选择、配合比设计、新拌混凝土工作性能、混凝土长期 耐久性能等研究，配制出了工作性能良好的超低水泥用量 Ｃ５０山砂大体积高性能混凝土，应用于贵阳国际金融中心 考虑到运输、成本、水化热控制等因素，以贵阳国际金 ２原材料选择 １号楼大底板浇筑，一次性浇筑方量达到７ ０００ ｍ。。 融中心周边的原材料为基础进行优选。所选用原材料如下： （１）水泥：选用海螺Ｐ’０４２．５普通硅酸盐水泥。该水泥 １研发难点 研发难点主要分为技术、材料控制、施工３个部分。 （１）技术难点：山砂较河砂需水量更大，使用山砂配制 混凝土时，如果控制不好，会增加混凝土用水量及黏度，很 容易造成混凝土过黏、泵送性差等问题。因而必须采取相应 的技术手段，保证混凝土具有良好的工作性能及长期耐久性 能。 质量稳定、强度富余系数大，主要性能指标见表１。 表１水泥性台Ｂ指标 细度 标准 稠度 ，％ 凝结时间，ｍｉｎ 安定 性 抗折强度 ／ＭＰａ 抗压强度 ／ＭＰａ ，ｍ ・ｋｇ‘ 筛余 初凝 终凝 ，％ 比表 ８０ ｕｍ 面积 筛孔 ３ ｄ ２８ ｄ ３ ｄ ２８ ｄ ２６ ３７０ １．４ １４５ ２３０ 合格 ６．５ ７．３ ２７．８ ４８．５ （２）材料控制难点：山砂存在级配较差、两级分化严 重、颗粒形状不规整、石粉含量偏高、ＭＢ值偏高等特点， 加上砂品种多样化、碎石针片状多等问题，很容易造成混凝 土出现质量问题。为了达到本课题研究目的，必须对原材料 进行优选和组合。 （３）施工难点：山砂混凝土保坍性能较差，为了满足正 （２）矿粉：选用遵义地区Ｌ７０级普通磷渣粉。该矿粉质 量稳定，主要性能指标见表２。 表２矿粉性能指标 １种类 等级 ７ ｄ活性指数 ２８ ｄ活性指数 比表面积 含水量 烧失量 流动 ，％ ，％ ，ｍ ｋｇ一 ／％ ／％ 度比 ｌ磷渣 Ｌ７０ ６３ ７８ ４３０ Ｏ．２ ０．５ １Ｏ３ 常施工，混凝土需保证至少在２ ｈ以上的时间内仍具有良好 的工作性能，才能避免出现坍落度的损失，以防造成堵管等 （３）粉煤灰：选用贵州大量使用的Ｆ类¨级粉煤灰。 ２０１７年第６期 绿色建筑５７ 囝材料Ｎｅｗ Ｍａｔｅ￣ ｉａｌｓ 其性指标见表３。 表５细集料性能指标 号Ｉ ｌ 表３ Ｆ类¨级粉煤灰常规性能指标 ％ Ｉ Ｉ 学ｌ细度模数 石粉含量Ｉ／％ Ｉ２含量／．５以上％ ４．５ Ｉ ４７ １２．７ Ｉ ２８ ｌ砂１ Ｉ粗砂ｌ ２ ７２０ ｌ １ ６００ ｌ ０．３ Ｉ ３．３ ｌ砂２Ｉ中砂ｌ ２ ７３０ ｌ １ ６２０ ｌ ０．８ ｌ ２．８ ｌ 等级 ｌ 细度 ｌ含水量ｌ烧失量 需水量比ｌ活性指数 ｌ ｌｌ级 ｌ １５＿ｏ Ｉ ｏ．５ ｌ ６．５ ９８ ＩＩ ７２ （４）粗集料：选用贵阳某砂厂生产的５～３１．５ ｍｍ连续 级配碎石。其颗粒形状良好，性能指标见表４。 （６）外加剂：选用贵阳某厂家生产的高效聚羧酸减水 剂。其固含量达到１４％，砂浆减水率２５％，混凝土减水率 ２８％，初凝时间１２ ｈ，终凝时间１８ ｈ。 ３配合比设计 表４粗集料性能指标 规格 表观密度 堆积密度 空隙率 针片状颗 压碎值 泥块含 含泥量 ，ｍｍ ，ｍ ・ｋｇ一’ ／ｍ ・ｋｇ ／％ 粒含量 指标／％ 量，％ ，％ ５－３１．５ ２ ７６０ １ ５１Ｏ ４５ ５ ８ ０．１ Ｏ．２ 本试验参照ＪＧＪ ５５—２０ １ １《普通混凝土配合比设计规 程》及ＧＢ ５０４９６—２Ｏ０９《大体积混凝土施工规范》进行 配合比设计，混凝土设计强度以６０ ｄ抗压强度为准。通过 大量试验，初步确定胶凝材料用量及各组分比例，根据砂质 （５）细集料：通过大量试验验证，发现选择两种砂搭配 使用效果比单一使用效果好很多，因此选用两种砂搭配，均 为贵阳白云附近砂厂所生产的砂。其性能指标见表５。 量及混凝土工作性能初步确定各组混凝土的砂用量、砂率及 用水量，外加剂掺量固定，同时根据后期强度，确定了混凝 土基准试验配合比，混凝土基准试验配合比详见表６。 表６混凝土基准试验配合比 材料 用量 水泥／ｋｇ－ｍ ２６０ 粉煤灰ｆｋｇ・ｍＩ。 １００ 磷矿渣ｆｋｇ・ｍ ６０ 粗砂冲砂／ｋｇ・ｍ ３１０／５６０ 石／ｋｇｍＩ。 ９６０ 水／ｋｇｍＩ。 １７０ 材料 用量 减水￣１．Ｉ／ｋｇ・ｍ。。 ８ 砂率／％ ４７ 总胶材／ｋｇ・ｍ ４２０ 水粉比 ０．３４ 水胶比 Ｏ．４ 湿容重，ｋｇ・ｍ一。 ２ ４２０ 新拌混凝土初始工作性见表７。 由表７可知，混凝土２ ｈ后坍落度／扩展度仍有２１５／ ５５０，倒坍时间只有５。４ Ｓ，说明混凝土２ ｈ后仍有很好的 表７新拌混凝土工作性 坍落度／ｍｍ 扩展度／ｍｍ 倒坍时间／ｓ 含气 量，％ 流动性及良好的施工性能，满足长时间施工要求。 其他性能 通过大量试验证明，混凝土在砂石质量不变及保持胶；疑 ０ ｈｌ１ ｈｌ ２ ｈ ０ ｈ Ｉ １ ｈ Ｉ ２ ｈ ０ ｈ Ｉ １ ｈ Ｉ ２ ｈ 不离析、不泌 材料不变的情况下，水粉比对汩ＩＢｂ凝ｌ土工作 性影响较大。水粉 比对新拌混凝土工作性影响见表８。 ２３０１２３０１２１５ ６３０１６２０１５５０ ４．５１ ４．８Ｉ ５．４ ２．１ 水、黏度小、稠度合 适、包裹性很好 表８水粉比对混凝土工作性影响 水粉比 ０ ｈ 坍落度『ｍｍ １ ｈ ２ ｈ ０ ｈ 扩展度，ｍｍ １ ｈ ２ ｈ ０ ｈ 倒坍时间，ｓ １ ｈ ２ ｈ 其他性能 １１．８ ６．９ ６．０ ７．８ ９．Ｏ Ｏ．３２ ０．３３ ０．３４ Ｏ．３５ ０．３７ ２３５ ２３０ ２４０ ２３５ ２２０ ２２０ ２３０ ２３５ ２３５ ２２０ ２００ ２１５ ２２０ ２２０ ２１０ ６１０ ６３０ ６２０ ６８０ ７００ ６４０ ６７０ ６６０ ７２０ ７３０ ６００ ６００ ６１Ｏ ６３０ ６５０ ７．９ ５．５ ４．２ ４．２ ５．３ ９．４ ６．１ ５．１ ６．１ ７．１ 混凝土偏黏，可泵性差 混凝土偏黏，其他性能良好 松软、不离析、不泌水，和易性很好 松软，轻微离析，和易性一般 轻微离析泌水，和易性一般，可泵性较差 试验表明，水粉比在０．３４左右时，混凝土工作性最 ４强度及耐久性 （１）强度评价：混凝土用１ ５０ ｍｍ Ｘ １ ５０ ｍｍ×１ ５Ｏ ｍｍ标准试模成型４组试块，分别测定７ ｄ、１４ ｄ、２８ ｄ、 ６０ ｄ抗压强度，试验结果见表９。混凝土６０ ｄ强度达到设 计强度的１ １７％，满足Ｃ５０强度设计要求。 佳，此时的山砂混凝土黏度、稠度最好。由表８可知，当 水粉比为０．３２时，全用细砂，粉底有１２．７％，混凝土偏 黏；当水粉比为Ｏ．３７时，全用粗砂，粉底基本为４＿５％， 砂级配较差，导致混凝土工作性不好，可泵性差。经过粗细 砂合理搭配，最终选择水粉比为０．３４的配合比。 ５８绿色建筑 ２０１７年第６期 Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 材料 表９混凝土立方体抗压强度 ＭＰａ ５工程应用和监测 经过前期大量试验表明，Ｃ５０超低水泥用量山砂混凝 项目 ７ ｄ １４ｄ ２８ ｄ ＩＩ ６０ ｄ 抗压强度 ３６＿７ ４３．５ ５１．４ ｌ ５８．５ 土各项性能良好，完全满足泵送施工要求及耐久性要求。国 （２）电通量：混凝土电通量为７３０ Ｃ，达到Ｑ—ＩＶ级要 求。混凝土密实性好，满足高性能混凝土耐久性电通量指标 要求。 （３）抗渗性：通过测定，按配合比试配的混凝土抗渗等 级为Ｐ１２。 际金融中心项目需一次性浇筑７ ０００ ｍ。左右Ｃ５０大体积 混凝土，且要求４８ ｈ内浇筑完成。为测定其水化热，期间 布置多个温控点，对混凝土温度进行实时监测。为保证混凝 土施工质量，前期进行了严密、科学的生产、施工组织，通 过原材料、混凝土生产与运输、混凝土浇筑、温控监测及养 护等各个环节的全过程质量监控，实现了Ｃ５０山砂大体积 混凝土的成功应用。 （４）收缩：混凝土收缩是指在混凝土凝结初期或硬化过 程中出现的体积缩小现象，当收缩超过某一限度时混凝土就 会收缩开裂，进而影响混凝土耐久性。本次试验研究了混 凝土早期塑性收缩，收缩试件按１００ ｍｍ Ｘ １００ ｍｍ Ｘ ５１５ ｍｍ标准试件成型，成型后立即放入恒温恒湿密封实验室内 ５．１工作性 生产过程中，对出站混凝土工作性实时检测，保证出站 进行收缩试验，３ ｄ收缩总平均值为５ Ｘ １０一。 混凝土工作性符合施工要求，具体检测指标见表１ Ｏ。 表１０混凝土工作性指标 序号 Ｏ ｈ １ ２ ２４０ ２３５ 坍落度／ｍｍ １ ｈ ２４０ ２３０ ２ ｈ ２２０ ２３０ ３ ｈ ２００ ２１Ｏ ０ ｈ ６２０ ６３０ 扩展度，ｍｍ １ ｈ ６４０ ６５０ ２ ｈ ６００ ６１０ ３ ｈ ５７０ ５９０ Ｏ ｈ ３．２ ３．Ｏ 倒坍时间／ｓ １ ｈ ３．０ ３．３ ２ ｈ ３．５ ３．９ ３ ｈ ４．２ ４．８ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ ２４Ｏ ２５０ ２４０ ２３０ ２４０ ２３０ ２３０ ２３０ ２４０ ２４Ｏ ２３０ ２４０ ２４５ ２４０ ２３５ ２３０ ２１０ ２２０ ２２０ ２２０ ２３０ ２２０ ２２０ ２２０ ２００ ２１Ｏ ２１Ｏ ２１０ ２２０ ２１０ ２００ ２１Ｏ ６４０ ６５０ ６３０ ６００ ６２０ ６００ ５８０ ６１Ｏ ６５０ ６８０ ６７０ ６２０ ６８０ ６３０ ６２０ ６４０ ６３０ ６２０ ６１Ｏ ５９０ ６３０ ５９０ ６００ ５８０ ５９０ ６００ ５８０ ５５０ ５８０ ５３０ ５３０ ５４０ ２．９ ２．８ ３．２ ３．Ｏ ３．１ ２＿７ ３．２ ３．０ ３．０ ２．９ ３．５ ３．０ ３．１ ３．０ ３．３ ３．１ ３．０ ３．３ ３．５ ３．３ ３．５ ３．３ ３．３ ３．５ ４．５ ４．３ ５．１ ５＿２ ４＿７ ４．０ ５．９ ４．９ 从表１Ｏ所示的取样检测试验数据可知，１ ｈ内混凝土 扩展度放大，２ ｈ开始减小，到３ ｈ仍具有一定工作性，完 全满足工程泵送施工要求。 ５．２温度监测 该工程核心筒位置混凝土量最大，温度最高，温度控制 难度最大，因此选择３号点及６号点进行监控。温度监控 ３号点为核心筒剪力墙位置，深４．５ ｍ；６号检测点为核心 筒筏板，深３ ｍ。测温点平面布置见图１。 从温度监控数据发现，混凝土浇筑３０ ｈ左右温度上升 到峰值，３号点内部最高温度达５０．６℃，内外温差最高只 有８．６ Ｋ，６号点最高温度为５１＿２℃，内外最高温差只有 １２．８ Ｋ，符合标准规定温差≤２５ Ｋ的要求。 图１测温点平面布置图 ５．３立方体抗压强度 经现场取样强度试验，混凝土２８ ｄ强度达到设计强度 １００％以上，５６ ｄ强度达到设计强度１ １０％以上，符合标 准要求。具体数据见表１ １。 （下转第６２页） ２０１７年第６期 堡色堡簋５９ ｊ材料 清洗料当垃圾外运，不但造成浪费，又影响厂区环境。 在厂区建设时，沿搅拌站周边设置了一圈水沟，清洗搅 ２．４．２对比试验结果分析 由以上试验结果可以看出，在混 疑土生产中，如果１ ｍ。混凝土掺用５０ ｋｇ固体含量３ ７％的废浆水．Ｃ３０、 拌站废水、冲洗厂内地面（一天最少两次）废水、雨水都回流 至砂、石分离机浆水池，与清洗混凝土罐车废浆水混合，经 搅拌均匀后用于Ｃ３０及以下混凝土部分生产用水。 ２．４。１不同生产用水混凝±性能对比试验 用清水及掺用部分废浆水混凝土对比试验配合比见表４。 Ｃ４０混凝土流动性稍有下降，强度影响不大；Ｃ２０混凝土 工作性能及强度稍有增加。考虑到安全性，加上混凝土生 产中还是Ｃ３０及以下强度混凝土居多 １ ｍ。混凝土可掺用 ５０ ｋｑ废浆水，这样一般就能将每天产生的废浆水用完。因 此，通过将废浆水运用于Ｃ３０及以下混凝土生产，重新利 表４混凝土对比试验配合比 ｋｇ 用砂、石分离机分离出的砂、石的操作，厂区内实现了零排 配比 强度 Ｐ ０ ￥９５级 ¨级 人工 ５～２５ 废浆 聚羧 编号 等级 ４２ ５ 矿粉 粉煤 砂 ｍｍ 清水 水 酸减 水泥 灰 碎石 水剂 １ ２ ３ ４ ５ 放。由于混凝土质量稳定、可靠，所以没有出现因使用废浆 水而引起的混凝土质量下降问题。 Ｃ２Ｏ １７Ｏ Ｃ２Ｏ １７Ｏ Ｃ３Ｏ ２２０ Ｃ３Ｏ ２２０ Ｃ４０ ２７５ ７５ ７５ ９５ ９５ １１Ｏ ５５ ５５ ６５ ６５ ７５ ９３０ ９６５ ９２５ ９６５ ８５０ ９７０ ８４５ ９７０ ７９０ ９６０ １８Ｏ １３５ １８Ｏ １３５ １８０ ５０ ５．５ ５０ ５．５ ７．５ ７．５ １Ｏ．Ｏ ３结语 ６ Ｉ ８３ ｋｇ Ｃ４０ ２７５ １１Ｏ ７５ ７８５ ９６０ １３５ ５０ １Ｏ Ｏ ｊ王：废浆水固体物顷含量３ ７％，，２弓、４号、６号配 ｂ安际用水量 为了实现混凝土绿色化生产，在工程建设中应用绿色高 性能混凝土，可以从以下两方面着手： 对混凝土生产中 可能对环境造成影响的各种因素加以分析，针对各个环节 采用表４配比对比试验，混 疑土工作性能及力学性能 试验结果见表５。 采取相应措施加以控制； ２、在混凝土生产中，通过技术进 步，优化配合比，正确合理使用矿粉、粉煤灰、人工砂、聚 羧酸高性能减水剂及废浆水等绿色环保材料，降低能源消 表５混凝土工作性能、力学性能试验结果 配比编号 １ ２ ３ ４ ５ ６ 坍落度／ｍｍ 扩展度／ｍｍ １８Ｏ １８５ ２０５ １９Ｏ ２１５ １９５ 强度， 叫Ｐａ ７ ｄ ２８ ｄ １ｇ ４ ２１ ７ ２８．１ ２７ ５ ３６ Ｏ ３７ ８ 耗，实现混凝土行业的可持续发展。 ４５０ ４７０ ５６５ ５４０ ６３５ ５９５ ２８．１ ３０．６ ３９．５ ４１．３ ５２．９ ５１ ６ 收稿日期：２０１ ７ ０８ ０７ 作者简介：张波，高级工程师，现供职于淄博庄园混凝土有限公 司，研究方向为预拌混凝土生产与应用。作者通信地址：山东省淄 博市周村区南郊镇李家工业园，邮编：２５５０００ （上接第５９页） 表１１混凝土取样强度 序号 ２８ ｄ １ ２ ３ ４ ５ ＭＰａ ５６ ｄ ５５．８ ５６．９ ５８ ７ ５６ ７ ５７ ４ 解决山砂混 疑土坍损快、水化温升快的问题，试验混凝土均 能保证３ ｈ左右仍具有良好的工作性，混凝土内外温差符合 标准要求，均低于２５ Ｋ。 （４）试验立方体抗压强度、电通量、抗渗及收缩的结果 表明，试验混凝土具有非常好的耐久性，满足设计要求。 ５６ ｄ 序号 ２８ ｄ ５６．２ ５７ ３ ５５＿８ ５５ ４ ５６．７ ５６ ｄ 序号 ２８ ｄ ５６．８ ５７．４ ５５．６ ５６．８ ５６－７ ５０．３ ５１－２ ５０．７ ５０．３ ５２．４ ６ ７ ８ ９ １０ ５２ ７ ５３ ４ ５１．２ ５０＿８ ５０．Ｏ １１ １２ １３ １４ １５ ５０．４ ５０．９ ５１＿８ ５３ ２ ５２．１ （５）本次超低水泥用量Ｃ５０山砂大体积混凝土的成功应 ６结语 ｆ１）通过配合比整体优化，选用贵州地区的碎石和山 砂，使用２６０ ｋｇ／ｍ 水泥可以配制出满足泵送要求的超低 水泥用量Ｃ５０山砂大体积混凝土。 （２）通过调整水粉比、砂率等技术手段，可以解决贵州 用 对于推动贵州省高性能混凝土、低水泥用量混凝土在实 际工程中的示范和应用，具有重要的参考价值。 收稿日期：２０１ ７－０８一ｌ０ 作者简介：伺信周，助理工程师，现供职于贵州中建建筑科研设计 院有限公司，主要研究方向为新型建材研发、混凝土配合比优化设 计、高性能混 疑土技术等。作者通信地址：贵州省贵阳市南明区甘 荫塘甘平路４号，邮编：５５０００６。 地区山砂混凝土偏黏、工作性不佳的现象。 （３）通过调整外加剂凝结时间及外加剂母液种类，可以 ６２绿色建筑 ２０１７年第６期
