高性能減水劑配制C50～C100高性能混凝土的試驗(yàn)與在廣州西塔等應(yīng)用簣
柯科杰1,李偉中2,陶思佺3,李桂青1 ,黃仕階1,莊建坤1 ,鄔超友2 ,李天浪3
1廣東柯杰外加劑科技有限公司，廣東 佛山 5282412廣州市粵秀混凝土有限公司，廣東，廣州 510000
3廣東粵群混凝土有限公司，廣東，廣州 510000
摘要
本文主要介紹聚羧酸高性能減水劑配制C50-C100高性能混凝土（HPC）的應(yīng)用試驗(yàn)，在432m高的廣州西塔與610m的廣州新電視塔、高速鐵路武廣客運(yùn)專線、新廣州火車站等國(guó)家重點(diǎn)工程的工程應(yīng)用。
1、前言
◆ “高性能混凝土”（HPC）是國(guó)外20世紀(jì)80年代末90年代初基于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)提出的新概念的混凝土
◆ 其最大特點(diǎn)是：
● 高耐久性(使用壽命達(dá)100年)
● 高體積穩(wěn)定性
● 足夠的力學(xué)性能
● 良好工作性
● 用HPC來替代傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)和建造
在嚴(yán)酷環(huán)境中的特殊結(jié)構(gòu)
● 具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
● 今后混凝土技術(shù)發(fā)展方向
◆ 中國(guó)工程院院士吳中偉教授認(rèn)為：高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土
● 它以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)
● 針對(duì)不同用途要求，有重點(diǎn)地保證：
▲ 耐久性 ▲ 工作性 ▲ 體積穩(wěn)定性 ▲ 強(qiáng)度 ▲ 適用性 ▲ 經(jīng)濟(jì)性
● 配制上的特點(diǎn)：▲ 低水膠比 ▲ 選用優(yōu)質(zhì)原材料 ▲ 摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑
● 他還建議：HPC的強(qiáng)度下限從C50~C60降低到C30左右，以不損及混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)為度，以保證其耐久性 與體積穩(wěn)定性
2、高性能混凝土的應(yīng)用試驗(yàn)
★ 根據(jù)廣州西塔與廣州新電視塔以及《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》，結(jié)合工程需要，進(jìn)行工程應(yīng)用試驗(yàn)。
2.1 C50 HPC預(yù)制梁應(yīng)用試驗(yàn)
表1 C50 HPC配合比設(shè)計(jì)材料表
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表2 C50 HPC主要性能指標(biāo)
C50-2配合比滿足設(shè)計(jì)與施工要求。
2.2 摻KJ-JS低水泥用量配制C80～C90HPC試驗(yàn)
表3
● 試驗(yàn)結(jié)果表明用300kg水泥與50%的摻合料仍可配制C80～C90HPC ，28d達(dá)108~110MPa
2.3 摻KJ-JS新拌HPC工作性的應(yīng)用試驗(yàn)
表4 不同工程設(shè)計(jì)與施工要求HPC工作性試驗(yàn)
● 坍落度與擴(kuò)展度可保持60~230分鐘幾乎不損失，表明可滿足工程要求。
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2.4 KJ-JS配制C50～C100HPC試驗(yàn)
● 為用KJ-JS與常規(guī)材料配制高強(qiáng)與超高強(qiáng)高性能混凝土的情況進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)。
● 粵秀P·II 42.5R水泥；II級(jí)粉煤灰；S95礦渣粉；挪威硅灰；II區(qū)的中砂；5～25mm的碎石，其中的C100采用5～20mm的碎石，較圓滑。
表5 KJ-JS配制C50～C100HPC的試驗(yàn)
● 摻20~35%摻合料與KJ-JS可配制出合格的C50~C100HPC，28d達(dá)65MPa~118MPa
3、主要工程應(yīng)用實(shí)例
★ 聚羧酸高性能減水劑廣泛應(yīng)用于：
● 432m高的廣州西塔與610m高的廣州新電視塔
● 武廣客運(yùn)專線Ⅰ標(biāo)、Ⅴ標(biāo)
● 新廣州站及相關(guān)工程區(qū)間站前工程ZQ-Ⅱ標(biāo)段
● 溫福鐵路白馬河特大橋
● 廣深港客運(yùn)專線
● 廣珠輕軌
● 預(yù)拌HPC等
150多萬m3C25~C100的高性能混凝土中的應(yīng)用，部分替代國(guó)際產(chǎn)品取得了顯著技術(shù)效果、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。特別是:
3.1 在432m的廣州西塔C60~C100超高層泵送與超高性能混凝土的應(yīng)用
★工程概況
●廣州珠江新城西塔，在廣州新城市的中軸線上
●廣州標(biāo)志性建筑，為國(guó)內(nèi)在建第二高樓
●將成為全球地標(biāo)性建筑之一
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廣州西塔（432 米）
★建筑概況
●高432m，地下4層，地上103層
●直升機(jī)坪高度437.35 m
●建筑面積45萬m2
●從主塔樓現(xiàn)澆異型柱到直形墻等采用C70～C100HPC需約4.5萬m3 ，C60以上共7萬多m3。 ●由廣州粵秀與廣東粵群混凝土有限公司負(fù)責(zé)。
★主塔樓結(jié)構(gòu)概況
●主塔樓為綱筋混凝土核心筒和綱管結(jié)構(gòu)外框組成的筒中筒結(jié)構(gòu)。
●混凝土核心筒結(jié)構(gòu)變化比較復(fù)雜。
●由中建總公司——廣州市建筑集團(tuán)有限公司聯(lián)合體廣州珠江新城西塔工程總包項(xiàng)目部負(fù)責(zé)
工程總包項(xiàng)目葉浩文總經(jīng)理介紹： 超高強(qiáng)高性能混凝土超高泵送是本工程的 主要難點(diǎn)之一。
●本工程超高強(qiáng)高性能混凝土主要使用在兩個(gè)部位：主塔樓核心筒墻體結(jié)構(gòu)，主要采用C80~C50高性能混凝土，應(yīng)用情況如圖右。
●二是主塔樓外框筒鋼柱混凝土，主要采用C90～C60 高性能混凝土，主要應(yīng)用情況如圖左。
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廣州西塔（432 m）
C60-C100HPC
●主塔樓C60及以上的高強(qiáng)高性能混凝土約7萬m3
●其中C80混凝土最高需泵送至410m
● C90最高需泵送至167m
●高性能混凝土如此大批量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；如此高的泵送高度，國(guó)內(nèi)尚無首例，在世界上均屬罕見
●超高強(qiáng)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順利實(shí)施的最大難點(diǎn)
★超高性能混凝土超高泵送施工技術(shù)仍為世界性的施工難題
● 現(xiàn)全力進(jìn)行C70~C100混凝土基準(zhǔn)配合比試驗(yàn)與應(yīng)用，在確 保強(qiáng)度的前提下對(duì)配合比優(yōu)化，盡量滿足可泵性要求。
● 截止目前廣州西塔C70~C90（C100）HPC已使用了約3萬m3，西塔主塔樓已經(jīng)達(dá)到300m
●攻關(guān)小組已經(jīng)成功對(duì)C70~C90的混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，解決了混凝土超高性能與可泵性的矛盾，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況良好，強(qiáng)度等級(jí)均勻，塌落度及擴(kuò)展度泵送后損失很小，完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，“如此大批量超高性能混凝土的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)尚屬首次” 。
★工程所用的混凝土要求
●流動(dòng)性好
●坍落度要求在240+20mm
●擴(kuò)展度要求在600mm以上
●且坍落度損失小，泵送性好等要求
★在實(shí)際施工過程中
在實(shí)際施工過程中，C70～C100HPC，實(shí)際施工用料為：
●金羊P.O42.5R
● S95礦粉
●挪威?？瞎杌?BR> ●用膠凝材料560(水泥410)～635(水泥430)kg/m3
● KJ-JS1.9%～2.7%
●水膠比為0.27～0.22
●砂率為44%～42%
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◆在實(shí)際施工使用過程中
★粵秀攪拌站
●C80的共抽樣25組，28天強(qiáng)度平均值達(dá)到了94.4MPa（達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的118%）
● C70共抽樣20組 ，28天強(qiáng)度平均值達(dá)到了84MPa（達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的120%）
C60-C100HPC/已應(yīng)用超3萬立方,高度近300米（66層）
如此大批量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用, 在國(guó)內(nèi)尚屬首次
3.2廣州新電視塔
●總高610m ，天線156m。
● C45~C80HPC部分高454m，由粵群混凝土公司供應(yīng)。
●自2007年底改用柯杰公司的KJ-JS聚羧酸系高性能減水劑至今
●在C70~C45HPC中使用，已完成垂直泵送至423m的高度
●由上海建工和廣州市建筑集團(tuán)施工
廣州新電視塔(總高610米)
C45-C80HPC,高度454米
●在實(shí)際施工使用過程中，均能滿足坍落度達(dá)到240+20mm，擴(kuò)展度要求在600mm以上的施工要求
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廣州新電視塔C45-C70HPC強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)表
3.3 KJ-JS在武廣客運(yùn)專線新廣州站C50高性能混凝土的應(yīng)用
亞洲最大的火車站 －新廣州火車站
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中國(guó)航空港
4、結(jié)束語
4.1 C50～C100 HPC工程應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明：選用質(zhì)量?jī)?yōu)良的常規(guī)材料，用300kg/m3水泥（粵秀P·II 42.5R，下同）與50%左右的摻合料可配制C80～C90 HPC，28d強(qiáng)度達(dá)102～110MPa；370kg/m3水泥與37%摻合料配制C90 HPC，坍落度與擴(kuò)展度保持達(dá)4個(gè)小時(shí)，28d強(qiáng)度達(dá)104MPa；370～400kg/m3水泥與35～37%的摻合料配制C100 HPC，28d強(qiáng)度達(dá)115MPa以上。
4.2 在432m高的廣州西塔取得了顯著的技術(shù)效果、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，可大量推廣使用。
C70~C100HPC工程應(yīng)用表明：用560（水泥410）~635（水泥430）kg/m3材料可配制出28d平均強(qiáng)度達(dá)84~112.7MPa能滿足工程要求的高性能混凝土。用量已超過3萬m3，主樓已達(dá)到300m以上，在國(guó)內(nèi)省屬首次。
4.3 HPC在客運(yùn)專線大量應(yīng)用，可大量摻用礦物摻合料，節(jié)省資源和能源。
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