e5水剂配制超高性能混凝土的试验与应用

20∞年第7期(总第225期) N哪ber7in2008(TotalNo．225) 混 凝 土 ConcI．ete 原材料及辅助物料 MAllERIAI，p小iDADMINICLE 高性能减水剂配制超高性能混凝土的试验与应用 柯科杰1。李伟中。．陶思俭。。李桂青，。黄仕阶，，庄建坤，。邬超友z，李天浪3 (1，广东柯杰外加剂科技有限公司，广东佛山52824l；2．广州市粤秀混凝土有限公司，广东广州510000； 3．广东粤群混凝土有限公司，广东广州510000) 播要：主要介绍聚羧酸KJ-Js离性能减水剂的主要性能，配制c50一c1o()超高性能混凝土(uHPc)的试验与应用。试验结果表明：选用质 量优良的常规材料，用300k咖3水泥(粤秀P·1142．5R，下同)与50％左右的掺合料可配制c80～c90HPc，28d强度达102一“OMPa；370k咖3 水泥与37％掺合料配制c90HPc，坍落度与扩展度保持近4h，28d强度达104MPa；370—400k∥m3水泥与35％一37％的掺合料配制 clooHPc，28d强度达115MPa。现已在432m高的周内在建第二高楼广州两塔与世界最高(6lOm)的广州新电视塔，以及客运拿线等重大T 程150多万m3c25～clooHPC工程中广泛应用。在广州西塔C70~C100HPc工程应用表明：用560(水泥4lO)～635(水泥430)k咖r胶凝材 料，可配制出28d平均强度达{}4一112．7MPa满足工程要求的高性能混凝土。目前主楼已达到200m以上，用量已超过2万m3。如此大批量超 高性能混凝土的应用在国内尚属首次。 关键词：高性能减水剂；超高性能混凝土；试验；广州西塔；超高泵送；工程应用 中图分类号：TU528．042．2文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2008)0r7—008伽3 TenofpoIy∞rbo)【yI矾∞highperformancew矾钟reducingadmi】ctu憎co耐ect U忆raHighPe—brmanceCOncr●neandappl；cation 髓Ke狮e1，Uw音f．zhong2，丁AOsf_q啪3，LJGu柏i玎暑1，矾聃NG删伽1，绷聪NGJ协·k蛐1，wU西a00，ou2，LJ他玎一Jang3 (1．Gu锄gdongKejieAdmi)【tllrcScience＆Tecllnolo留Co．，Ⅲ．。Fosh锄52824l，China；2．GuaIlg办ouYuexiuConcreteCo．，L吐。 Gll锄gzh∞5lOOoo，China；3．Gu锄gdongY∽q岫Concreteco．．Ln，Guangzhou510000，China) Ab吼哺n：1kminpcrfb珊帅ceofpolycarboxyla把sKJ．Jshigllpe哟nmncewater-reduciIlga血li】【岫isrecommend耐．Thedatasshawth砒： 啦ing300kg，m3cem髓t(wim”exiuP’Ⅱ42．5R，thes啪e)蛐d50％mineraladm政tIlrec粕confectthegradeofC8肚C90uHPC，the28d comprcssiVesn舶g吐lh船reached102～1lOMPa；lIsiIlg370kg『m3c咖eIlt卸d37％mineraladmixn玳caIlconfecttllegradeofC90阿)C，也e sl硼叩c锄k唧formoretll卸4hours，锄dt11e28dcompressives觚m|gIllh鹪reached104MPa；惦ing370^400k∥m3cement姐d35％～37％ mineraladIlli】【nJrecancon舰tthegradeofClooHPc，me28dcompressivestrengthhasreached115MPa．morcth锄1．5millionm3哪c，the KJ·Jsh嬲be锄uscditlmuchimportanten百neer．suchasG啪gz|louwestTowerwhichis432mhi曲，thesecondhi曲erinchina锄dGu锄gzh∞ newTVtowerwhichis6lOmhi曲，thehi曲estofnleworld．111edatasofG啪g曲ouwestTowc，sc7肛clOOm'C印plicationshowmat：using 560(c咖eIlt410)“35(c啪eIlt430)k∥m3binder啪terialc趾confectme28dcompressives仃∞gtllof84~112．7MPawhichmeetsthercquireof ∞gine盯．Now，11lemaintowerh髂be锄buildedmorenl锄200mhi窖ll，mo糟th蛐20ooOm3Ⅲ’ChaVeb咖IIsed．Itis廿lefirsttime吐lat∞large IJl昀HigllPerf．om觚ceComcrctehaVeb∞nusedinChina． Keywords：highpenbrm觚cewate】卜reducingadmj】【tlI地；ul仃ahighpcd．唧ance姗c佗tc；ten；觚乎houWestTow盯；lll仃ahighpImlping； 珥'plicati∞ O 引言 随着科学技术的发展和施工技术的进步，工程建设的规模 日趋宏大，结构形式更加复杂，施工工艺发生了巨大的变化，各 种在严酷环境使用的重大混凝土结构，施工难度大，耐久性要 求高，一旦出现事故，则后果十分严重，修补耗资巨大。 “高性能混凝土”(HigllPe晌nnanceconcrete，缩写为HPc) 是国外20世纪80年代末90年代初基于混凝土结构耐久性设 计提出的新概念的混凝土，自此概念提出以来，一直是混凝土 科研与工程技术人员的努力方向。其最大特点是：高耐久性(其 使用寿命可达loo年以上)、高体积稳定性、足够的力学性能及 良好下作性。用HPc来替代传统的混凝土结构和建造在严酷 环境中的特殊结构，具有明显的经济效益和社会效益，并被认 为是今后混凝土技术发展方向。 HPc必须流动性好、可泵性好、可控制坍落度损失，以保证 施工要求的工作度，高性能减水剂是生产HPc不可缺少的外加 剂。聚羧酸系高性能减水剂是目前世界上科技最前沿的一种高 性能减水剂，是减水剂发展史上的第三次重大突破，是目前国内 外的研发热点。我司已成功研制聚羧酸KJ-Js高性能减水剂，并 形成1．5万t／年以上的生产规模，已在高速铁路客运专线等重大 收稿日期：2008揶2—26 基金项目：2006年广东省科技计划项目(粤科技字【2006】186号)；广东省建设行业科技成果推广项目(2∞7038)；广东省重点新产品(2∞7(|唧147) ·80· 万方数据 工程150多万m3C25—C100混凝土的工程中广泛应用。 现将Ⅺ．Js高性能减水剂的主要性能、配制c50《loo超 高性能混凝土应用试验、在高432m的广州西塔和广州新电视 塔超高泵送的应用介绍如下。 1目一Is高性能减水剂的主要性能【l】 1．1 Kl—Js高性能减水剂对水泥的相容性试验 减水剂除了高减水增强这一性能外，更重要的性能是与水 泥的相容性，因它对混凝土的性能影响非常大，为此研究相容 性问题尤其重要。 相容性试验(按GB8077q000 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 检验)主要针对广东 广州的粤秀、粤花、金羊、石井；梅州的塔牌、东莞的华润、云浮 的金鹰、英德的海螺等多个常用主要水泥品种，在不同掺量下 对水泥净浆流动度的影响，并和传统的萘系、脂肪族(U)、氨基 磺酸盐(KJ．FB)等高效减水剂及国内外有代表性的聚羧酸系产 品进行了相容性与经时损失对比试验。 试验结果表明，U-Js高性能减水剂与国内外聚羧酸系一 样，由于具有独特的梳状分子结构．能在水泥颗粒表面形成立 方体保护层，因此，同萘系、脂肪族、氨基磺酸盐等高效减水剂 相比，对多种水泥相容性更好，水泥净浆流动度更大，经时损失 少，综合性能优异。 1．2 Kl—Is高性能减水剂对混凝土的主要性能 U-Js掺量少。一般掺量为0．1％加．4％(含固量计，下同)， 常用掺量O．15％加．25％。当Ⅺ．Js掺量达0．2％加．4％时．混凝土 减水率大幅度增加(最高可达40％)，不同水泥用量，减水效果 不同；增强度也显著提高(早期30％～140％，后期20％一80％)； 坍落度损失少。特别适合于配制高强高性能混凝土。 聚羧酸减水剂由于分子结构中支链较多，表面张力较低， 因此掺用后对混凝土具有一定的引气性，常用掺量下，混凝土 含气量一般为2％嗡％，这有利于改善混凝土的和易性．减小泌 水；硫酸钠、氯离子、碱含量等无害杂质少，提高混凝土的抗渗、 抗冻、抗化学侵蚀、抗碱集料反应等耐久性能。 2高性能混凝土的工程应用试验 中国工程院院士吴中伟教授认为：高性能混凝土是一种新 型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采 用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要 指标。针对不同用途要求，高性能混凝±可对下列性能有重点 地予以保证：耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济 性。为此，高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比。选用优质 原材料，并除水泥、水、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺 料和高效外加剂田。 他还提出将高性能混凝土的强度下限从c50~c60降低到 c30左右，以不损及混凝土内部结构为度。以保证其耐久性与 体积稳定性翻。 2．1 低水泥用量配制C8pC90mC的试验 试验采用的原材料：粤秀P·Ⅱ42．5R水泥、咸宁I级粉煤灰、 埃肯的硅粉。 从表l的试验结果看：用300k咖，水泥与5∞矗左右的掺合 料仍可配制28d强度达102～110MPa的HPc。 2．2掺K卜TS新拌HPc工作性的应用试验 根据广州西塔与广州新电视塔，以及高速铁路客运专线不 同工程应用要求，对不同强度等级HPc工作性进行试验，从试 验结果(见表2)显示：坍落度与扩展度可保持60~230lIlin几乎 表1掺刚-JS低水泥用量配制C80一C90HPC试验 无损失，表明能满足丁程应用要求。 2．3 K7一IS配制C5肛C100HPC的应用试验 结合广州西塔与广州新电视塔工程，Ⅺ-Js与常规材料配 制高强与超高强高性能混凝土的试验。 主要材料：用粤秀P．Ⅱ4”R水泥；黄埔电厂II级粉煤灰；韶关 韶钢S95矿渣粉；挪威硅灰；基本上都是采用II区的中砂；5~25衄 的碎石，其中C100的采用5以0rr蚴的碎石，较圆滑，针片状少。 试验结果(见表3)表明掺20％~35％掺合料与融-Js可配 制出合格的c5啦C100册c。 3 Kl—lS主要工程应用实例 聚羧酸列．JS高性能减水剂已在广州标志性建筑工 程——全国第二高楼(432m)广州西塔与世界最高(6lOm)的 广州新电视塔，以及高速铁路武广客运专线、新广州站及相关 工程区间站前工程zQ．II标段、广深港客运专线、广珠轻轨、温 福铁路客运专线白马河特大桥等重大工程项目150多万m3 ·8l· 万方数据 衷3 KJ—S配制C∞一c1∞HPC的试验 C25^一ClOO的高性能混凝土工程中的应用，部分替代国外产品， 取得了显著技术效果、经济与社会效益。特别是：Ⅺ-Js在432m 的广州西塔C50《100超高性能混凝土超高泵送的应用。 广州珠江新城西塔高432m。地下4层，地上103层，是广 州标志性建筑，为国内在建第二高楼。建筑面积45万m2。主塔 楼为钢筋混凝土核心简和钢结构外框组成的筒中筒结构，混凝 土核心筒结构变化比较复杂。。 从主塔楼现浇异型柱到直形墙等设计采用C7肚c90肿c， 需约4．5万m3，C60以上共7万多m3。 超高强高性能混凝土超高泵送是本工程的主要难点之一， 本工程超高强高性能混凝土主要使用在两个部位： (1)主塔楼核心筒墙体结构及楼盖部分，主要采用c80—c50 高性能混凝土。结构标高范围：c80为一19．0嘶7．55；c70为 67．55～180．05；c60为180．05~350．95；C50为350．95~431．95m。 (2)主塔楼外框筒钢管柱混凝土，主要采用c9啦c60高性 能混凝土。结构标高范围：C90(节点区JA_G)为一6．75一167．75； C80(节点区Ⅲ一JP)为182．75qlO．65；c70(构件区l~7)为 一17．35~256．35；C60(构件区8～17)为167．75~437．45m。 主塔楼c60及以上的高强高性能混凝土约7万m3，其中 c80混凝土最高需泵送至4lom，c90最高需泵送至167m，高 性能混凝土如此大批量的现场应用、如此高的泵送高度，国内 尚无首例。在世界上也属罕见，超高强度高性混凝土配合比的 研制及超高泵送是本工程混凝土工程顺利实施的最大难点。 西塔工程c60以上混凝土方量达到7万多m，，如此大批 量超高性能混凝土的应用在国内尚属首次。 截至目前，西塔主塔楼已经达到200m，已经成功对c70~ c90的混凝土配合比进行优化，解决了混凝土超高性能与可泵 性的矛盾，现场应用情况良好，强度等级均匀，坍落度及扩展度 泵送后损失很小，完全可以满足现场施T需要【4l。 -T程所用的混凝土要求流动性好，坍落度要求在(240±20)mm， 扩展度要求在600姗以上，且坍落度损失小，泵送性好等。经 过混凝土搅拌站试验室反复试验，最后确定使用广东柯杰的 ⅪJS聚羧酸系高性能减水剂。 在实际施工过程中，c7肚c90(C100)印'C，使用“金羊” P·O42．5R水泥、S95矿粉、挪威硅灰、“柯杰”U．Js高性能减水 剂(20％)。用胶凝材料560(水泥4lO)“35(水泥430)kg／m3、 Ⅺ．JS1．9％砣．7％、水胶比O．27加．22、砂率为42％—“％可配出 ·82· 满足工程要求的HPC。 在搅拌站的抽样中：广州市粤秀混凝土有限公司C80共抽样 25组，28d强度平均值94．4^伊a(达到了设计等级的118％)，C70 共抽样20组，28d强度平均值84MPa(达到了设计等级的120％)； 广东粤群混凝土有限公司c80的共抽样102组，c90(cloo)的共 抽样22组，具体数据如表4。 表4广东粤群搅拌站C∞～C∞(C100J抽样数据 4结束语 Ⅺ-Js高性能减水剂对水泥相容性好、掺量少、减水增强幅 度高；掺u-Js混凝土拌合物的流动性和流动保持性好，坍落 度损失小。 c50~ClooHPC工程应用试验结果表明：选用质量优良的 常规材料，用300kg／m3水泥(粤秀P·Ⅱ42．5R，下同)与50％左 右的掺合料可配制c80—c90HPC，28d强度达102一110MPa； 用370kg／m，水泥与37％掺合料配制C90HPc，坍落度与扩展 度保持近4h，28d强度达104MPa；用370~400k咖3水泥与 35~37％的掺合料配制C100HPc，28d强度达115MPa以上。 在广州西塔c70^cloo工程应用表明：用560(水泥4lO)～ 635(水泥430)kg／m3胶凝材料可配制出28d平均强度为8扯 112．7MPa满足工程要求的高性能混凝土。目前主楼已达到 200m以上，用量已超过2万In3。如此大批量超高性能混凝土 的应用在国内尚属首次。 参考文献： 【1】柯科杰，等．混凝土外加剂与混凝土及其应用【Z】．2007． 【21吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土【M】．北京：中国铁道出版社，2005． f3】叶浩文，等．广州珠江新城西塔项目施工特点介绍【c】／／超高层混凝土 泵送与超高性能混凝土技术的研究与应用国际研讨会论文集(中文 版)，2008(4)． 作者简介：柯科杰(1938一)，男，教授级高工。 单位地址：广东柯杰外加剂科技有限公司广东明l和睦工业园(528241) 联系电话：0757—85102848 万方数据