預(yù)拌混凝土技術(shù)及其今后的發(fā)展趨勢

　　預(yù)拌混凝土也稱商品混凝土，是一個新興的產(chǎn)業(yè)，其特點就是集中攪拌商品化供應(yīng)。是指由水泥、集料、水及根據(jù)需要摻入的外加劑和摻合料等組份按一定比例在集中攪拌站（廠）經(jīng)計量、拌制后出售，并用運(yùn)輸車在規(guī)定時間內(nèi)運(yùn)抵使用地點的混凝土拌合物。混凝土集中拌制有利于采用新技術(shù)，提高機(jī)械化、自動化程度；嚴(yán)格控制拌制工藝，提高計量精度，確?；炷凉こ藤|(zhì)量，降低消耗、提高勞動生產(chǎn)率。同時還可以加快工程進(jìn)度，提高建筑工業(yè)化水平和行業(yè)的整體素質(zhì)；保進(jìn)混凝土及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步；大量利用工業(yè)廢料改善城市環(huán)境，促進(jìn)城市文明建設(shè)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　推廣預(yù)拌混凝土是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會化大生產(chǎn)的必然，也是提高建筑工程機(jī)械化水平、保證工程質(zhì)量、滿足規(guī)模施工，減少城市環(huán)境污染的需要。

　　一、預(yù)拌混凝土產(chǎn)業(yè)的興起與發(fā)展

　　預(yù)拌混凝土在我國興起始于50年代。當(dāng)時，一些大型建設(shè)工程需要大量現(xiàn)澆混凝土，由于施工場地狹窄、工期緊迫等原因，組織施工遇到困難，承擔(dān)施工的企業(yè)開始在施工現(xiàn)場和施工現(xiàn)場附近設(shè)立混凝土攪拌設(shè)施，采用翻斗式汽車運(yùn)輸，吊斗澆筑混凝土，解決了施工中的急需問題，這一時期的預(yù)拌混凝土是針對某一工程專門設(shè)立攪拌站集中攪拌混凝土，而不向其他工程和社會供應(yīng)，一般是塑性混凝土，這一時期是預(yù)拌混凝土的初始階段。70年代末至80年代初，北京、上海、天津、無錫、沈陽等城市的預(yù)拌混凝土開始社會化供應(yīng)，并開始采用攪拌車運(yùn)輸、輸送。泵車澆注混凝土，混凝土發(fā)展為以流態(tài)為主。技術(shù)逐步成熟、完善。從這時起預(yù)拌混凝土作為一個獨立的、新興的產(chǎn)業(yè)才真正開始起步、發(fā)展。這一時期預(yù)拌混凝土由于受到應(yīng)用范圍和規(guī)模的限制，供應(yīng)覆蓋半徑一般為10~15公里，攪拌站的年生產(chǎn)能力一般為5~15萬m³。

　　進(jìn)入90年代，改革開放帶來了經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)任務(wù)逐年增多，混凝土需求量也隨之增大，由此帶動了預(yù)拌混凝土行業(yè)的快速發(fā)展。“八五”和“九五”期間，建設(shè)部各安排國家支持施工企業(yè)技術(shù)改造專項貸款11億元人民幣，其中有五億元之多用于支持預(yù)拌混凝土的發(fā)展。到1995年，全國已建成預(yù)拌混凝土站（廠）616個，預(yù)拌混凝土企業(yè)年設(shè)計生產(chǎn)能力約6000萬m³，年實際產(chǎn)量達(dá)到2600萬m³，預(yù)拌混凝土發(fā)展達(dá)到高潮階段。到2008年，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國已建成預(yù)拌混凝土站（廠）5000家，年設(shè)計生產(chǎn)能力達(dá)到10億m³，實際產(chǎn)量接近6億m³。北京、上海、廣州、大連、常州等城市應(yīng)用的預(yù)拌混凝土量已達(dá)到該城市混凝土總用量的60%以上，接近經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家水平。預(yù)拌混凝土的供應(yīng)覆蓋半徑已發(fā)展到30公里，更多地出現(xiàn)了一些年產(chǎn)30萬、40萬m³的大型混凝土攪拌站。這些大型攪拌站的計量精度、質(zhì)量控制水平、自動化程度、工業(yè)廢料的利用條件、環(huán)保設(shè)施都明顯優(yōu)于80年代自行配套的攪拌站，使預(yù)拌混凝土設(shè)備的配套技術(shù)、混凝土生產(chǎn)技術(shù)、管理經(jīng)驗逐步趨于成熟。

　　預(yù)拌混凝土施工技術(shù)發(fā)展也很快。在全國預(yù)拌混凝土行業(yè)，泵送混凝土的使用已達(dá)到80%以上，解決了高等級和低等級混凝土的泵送問題。在泵送高度上也有很大提高，北京C60混凝土一次泵送高度已接近200 m，上海經(jīng)貿(mào)大廈一次泵送高度達(dá)到380m，混凝土泵送技術(shù)日趨成熟。北京一次澆注混凝土方量達(dá)到3萬m³，結(jié)構(gòu)最大厚度達(dá)到6.8m，逐步完善了大體積混凝土施工技術(shù)。混凝土平均強(qiáng)度等級有了提高：八十年代以前，我國混凝土平均強(qiáng)度等級長期徘徊在20MPa左右，進(jìn)入九十年代，混凝土強(qiáng)度等級以C30、C40為主，C50、C60的高強(qiáng)、高性能混凝土已大量的在實際工程中應(yīng)用，C70、C80以及更高等級的混凝土已研制成功，并開始部分應(yīng)用于實際工程。隨著高性能的復(fù)合摻合料和高效減水劑的大量應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展，使預(yù)拌混凝土的運(yùn)營半徑已超過30公里。在混凝土攪拌、運(yùn)輸工藝上，摻合料與外加劑的應(yīng)用設(shè)備也逐步完善，環(huán)保條件明顯改善，控制系統(tǒng)正向著計算機(jī)智能化管理方向發(fā)展。高性能混凝土的制作和施工技術(shù)已達(dá)到或接近達(dá)到國際先進(jìn)水平。

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　　二、與國際先進(jìn)水平的差距

　　雖然我國從五十年代就開始在一些大型工程建設(shè)工地設(shè)立混凝土集中攪拌站，但真正實行社會化生產(chǎn)、商品化供應(yīng)的預(yù)拌混凝土還是在七十年代末或八十年代初開始，起步較晚，雖然近幾年混凝土技術(shù)發(fā)展較快，取得了長足的進(jìn)步，但與國際先進(jìn)水平相比還存在一定的差距。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　?。ㄒ唬╊A(yù)拌混凝土還沒有普遍應(yīng)用。發(fā)達(dá)國家預(yù)拌混凝土的用量一般要占現(xiàn)澆混凝土總量的80%以上，而我國只有上海、北京、大連、常州等幾個少數(shù)城市達(dá)到60%左右。發(fā)展很不均衡，有的地區(qū)才剛剛起步，還有的地區(qū)預(yù)拌混凝土為零，全國平均只占10%左右，與國際先進(jìn)水平還存在著較大的差距。

　?。ǘ┗炷翉?qiáng)度等級仍然偏低。發(fā)達(dá)國家的混凝土平均強(qiáng)度等級已達(dá)到40~50MPa，大量應(yīng)用了C60、C80混凝土，最高已達(dá)到200MPa；而我國混凝土平均強(qiáng)度仍以C30為主，C80~C100的混凝土尚處在開發(fā)、研究和試用階段。

　?。ㄈ└咝阅芑炷恋膽?yīng)用量少。我國對高性能混凝土的研究與應(yīng)用是從九十年代初期開始，起步較晚，應(yīng)用范圍雖逐步增加，但由于對混凝土的結(jié)構(gòu)性能和長期性能研究不夠，應(yīng)用范圍不夠廣泛。

　?。ㄋ模┫嚓P(guān)技術(shù)沒有同步發(fā)展。如外加劑、摻合料等關(guān)鍵材料的相對落后，制約了混凝土技術(shù)的發(fā)展。外加劑就材系而言，我國仍以萘系產(chǎn)品為主，減水率一般為15~25%，使配制高等級混凝土相對困難，成本加大。礦物摻合料缺泛合理的優(yōu)化復(fù)合和疊加效應(yīng)的綜合利用，沒有形成優(yōu)質(zhì)摻合料的商品化供應(yīng)市場。

　?。ㄎ澹┥a(chǎn)工藝和管理技術(shù)相對落后。我國從事預(yù)拌混凝土生產(chǎn)的攪拌站，除少量引進(jìn)國外成套產(chǎn)品以外，多數(shù)為國內(nèi)配套或自行組裝，自動化程度低，基本上是靠人工控制和組織生產(chǎn)，與國外智能化管理相比較還有較大的差距，（單方）勞產(chǎn)率僅為2000 m3/人年，只相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家的1/4~1/5。

　?。炷恋谋盟图夹g(shù)。全國發(fā)展不均衡，上海金茂大廈一次泵送高度已達(dá)到380m，而北京的最大泵送高度只有100多米，其他城市也保持在較低水平，今后應(yīng)重視泵送技術(shù)的研究。

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　　三．今后的發(fā)展方向

　　隨著城市建設(shè)的發(fā)展和施工技術(shù)的進(jìn)步，對混凝土的品質(zhì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提出了更高的要求，促進(jìn)混凝土向著高強(qiáng)、高流態(tài)和高耐久等高性能方向發(fā)展，綠色環(huán)?！咝阅芑炷潦?1世紀(jì)的主要結(jié)構(gòu)工程材料，是今后的主要發(fā)展方向。

　　（一）高性能混凝土

　　高性能混凝土是近十幾年來出現(xiàn)的混凝土新品種，縮寫HPC，是經(jīng)過漫長時間的發(fā)展，在長期研究與實踐中創(chuàng)造的，至今最完善的混凝土。我國從92年開始引進(jìn)HPC概念，在研究中有了突破性進(jìn)展，近十年來，已在很多工程中得已成功應(yīng)用，并將在今后逐漸代替一百多年來普通混凝土在絕大數(shù)工程占使用。有學(xué)者預(yù)言HPC是21世紀(jì)的混凝土，是今后最主要的工程結(jié)構(gòu)材料，是21世紀(jì)混凝土技術(shù)的主要發(fā)展方向。美國、日本、英國、法國、加拿大等國都將HPC作為跨世紀(jì)的新材料投入大量人力、物力進(jìn)行研究和開發(fā)。我國也是一樣，上海、北京、沈陽、深圳等地起步較快，走在了全國同行業(yè)的前列，保持著領(lǐng)先地位。其他一些城市也已開始發(fā)展，但水平很不均衡。

　　1．HPC基本性能

　　對于HPC的理解和應(yīng)用各國略有不同，我國在認(rèn)識上也不完全統(tǒng)一。例如有的認(rèn)為HPC是高強(qiáng)混凝土技術(shù)的進(jìn)一步完善，或者說HPC必須是高強(qiáng)混凝土，但近期認(rèn)識有了明顯轉(zhuǎn)變并逐步趨于統(tǒng)一。即高強(qiáng)混凝土必須是高性能混凝土，否則高強(qiáng)得不到充分利用和發(fā)揮。但高性能混凝土不一定是高強(qiáng)混凝土。這是比較趨于一致的觀點：

　　HPC是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的。是以耐久性為設(shè)計的主要指標(biāo)，針對不同的用途和要求，在耐久性、工作性、強(qiáng)度、適用性、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等方面給予重點保證。因此HPC的特點是低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，除水泥、水和集料外，還必須摻加足量的礦物細(xì)摻料和高效減水劑。在這一點上不同的是，普通混凝土也摻，但是以降低成本為主要目的，而HPC是以改善混凝土的性能為主要目的。HPC在性能上對傳統(tǒng)混凝土是一個重大突破，而且在節(jié)能、環(huán)保方面都有重要的意義，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，被稱為綠色HPC。

　　2．HPC需進(jìn)一步研究的問題

　?。?）水泥基材：是發(fā)展HPC的核心問題，為使HPC的性能進(jìn)一步提高，還必須對材料組份的粒子尺寸、級配、孔結(jié)構(gòu)、集料界面結(jié)構(gòu)以及組份間的相互作用，物理力學(xué)、熱學(xué)性能進(jìn)行研究，不能停留在應(yīng)用階段。需要逐步完善理論，發(fā)展環(huán)保型復(fù)合水泥基材料。

　?。?）外加劑：外加劑與水泥、礦物摻合料之間，外加劑與外加劑之間復(fù)合使用的相容性。

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　　（3）礦物摻合料的復(fù)合化疊加效應(yīng)。

　?。?）加強(qiáng)對高強(qiáng)HPC韌性的研究：隨著混凝土強(qiáng)度的提高，其斷裂韌性降低，結(jié)構(gòu)延性、抗震性能降低，針對現(xiàn)狀如何在很少增加成本、不改變工藝的情況下，研究如何提高混凝土韌性和極限壓應(yīng)變的手段和措施。

　?。?）配合比選擇、施工質(zhì)量控制的自動化：HPC設(shè)計尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法，質(zhì)量控制難度大，需要完善設(shè)備和計算機(jī)控制手段。

　?。?）標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程制定的完善：發(fā)展HPC要有法律依據(jù)和政策支持，應(yīng)逐步健全。

　　3．實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

　　可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)就是使社會經(jīng)濟(jì)同資源、環(huán)境實現(xiàn)良性循環(huán)。是社會活力與自然關(guān)系的變革。

　?。?）節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。

　?。?）增加混凝土的使用壽命，減少修補(bǔ)或拆除的浪費和污染。

　　（3）減少燒潔熟料，大量利用工業(yè)廢料。

　　4．HPC配合比設(shè)計要求

　?。?）水泥：

　?、?標(biāo)號≥425#，活性高，質(zhì)量穩(wěn)定。以硅酸鹽和普通硅酸鹽為主，可以摻加大量礦物細(xì)摻料。

　　② 流變性能好。

　　③ 需水比要低，堿含量低，水化熱低（三低）。

　?、?與其他材料的相容性好。

　?。?）骨料：

　　潔凈，級配合理，界面條件好，混凝土強(qiáng)度等級高時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受擾動，原狀顆粒含量較多，粒徑以5~25mm為主。

　?。?）外加劑：

　　① 減水率高；② 流動性能好；③ 凝結(jié)時間可調(diào)；④ 坍落度損失小，保塑性好，干縮小。

　?。?）礦物細(xì)摻料：

　　以粉煤灰、礦渣、硅灰、沸石粉及復(fù)合摻合料為主。

　　① 活性高，激發(fā)條件易控制；

　?、?細(xì)度適宜；

　?、?摻量適當(dāng)；

　?、?堿含量低，干縮小，體積穩(wěn)定性好；

　　⑤ 盡量復(fù)合使用。

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　　5．HPC配合比設(shè)計的注意事項：

　　原則：確定混凝土各原材料間的正確搭配，使混凝土以較低的造價來獲得最優(yōu)異的性能。

　?、?漿集比：

　　是解決強(qiáng)度、工作性和體積穩(wěn)定性（彈模、干縮、徐變）之間的矛盾的重要指標(biāo)（一般取35：65）。

　　水膠比：0.28~0.35，0.35~0.45之間，過小流動性差、粘稠；過大會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低、耐久性變差。

　?、?礦物摻合料；

　　高強(qiáng)、高性能混凝土設(shè)計規(guī)范規(guī)定：粉煤灰≯30%，硅灰≯10%，沸石粉≯10%，礦渣粉≯40%，復(fù)合使用時≯50%，有些國家摻量更大，我國也正在穩(wěn)步提高，摻加摻合粉對改善混凝土密實性和耐久性、體積穩(wěn)定性、抑制堿集料反應(yīng)、改善工作性能都是十分有益的，是必不可少的重要組份。

　?、?減少劑：強(qiáng)度低時通常采用經(jīng)濟(jì)摻量，強(qiáng)度高時可用到接近飽和的摻量。

　?、?砂率：對混凝土流動性、保水性、彈性模量有明顯影響。過大，流動性差、粘稠、彈性模量低；過小，保水性差、泌水、易離析。

　　6．HPC配合比設(shè)計方法

　　① 估計拌合用水量；（經(jīng)驗或查表）.

　?、?計算漿體體積：用漿體體積0.35 m³減去估計的用水量體積和0.02 m³的空氣含量；

　?、?估算骨料用量：集料總量為0.65 m³，根據(jù)假定砂率、比重、容重分別計算粗、細(xì)集料的體積和重量。也可選三個不同比例優(yōu)選；

　　④ 計算各材料用量；

　　⑤ 試攪和調(diào)整拌合物表面不能泌水，流動性好。坍落度20~22cm，擴(kuò)展度＞40cm，中間沒有石子堆積，經(jīng)時損失不超過15%。用簡易粘度計測流出時間為5~30秒。

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　　7．HPC的質(zhì)量控制與施工注意事項

　?。?）控制水膠比、坍落度在合理范圍內(nèi)波動。

　?。?）不能離析，否則會影響混凝土的密實性和強(qiáng)度。

　?。?）外加劑不易超量，使混凝土過于粘稠，注意高溫下施工表面不能過早失水，否則容易形成硬殼，然后龜裂。

　?。?）混凝土流動性要有一定保持時間，凝結(jié)不易過快，應(yīng)適當(dāng)抑制早期水化。

　?。?）摻膨脹劑時必須要有必備的早期養(yǎng)護(hù)條件。

　　（6）原材料質(zhì)量穩(wěn)定一致，不能因其變化引起混凝土質(zhì)量變化，如砂、石質(zhì)量等。

　?。?）膠凝材料用量不易太高，否則會影響混凝土后期的體積穩(wěn)定性。

　?。?）HPC工作性能好，具有良好的流動性和可填充性，不能過振。

　?。?）HPC水膠比低、游離水份不多，混凝土表面水份散失快，不能造成表層與內(nèi)部凝固與水化不一致，應(yīng)在混凝土初凝前，進(jìn)行二次抹面，用以削除以上差異造成的收縮裂縫。

　?。?0）加強(qiáng)混凝土早期的保濕養(yǎng)護(hù)，有條件時盡量蓄水。

　?。?1）嚴(yán)格控制內(nèi)外溫差，減少應(yīng)力裂縫。

　?。?2）HPC比較粘稠，氣泡不易溢出，脫模劑隔離效果要好一些。

　?。?3）不同的部位，不同的結(jié)構(gòu)形式對混凝土的要求不同，應(yīng)區(qū)別對待（如墻、板、基礎(chǔ)等）。

　　任何一種產(chǎn)品，任何一種技術(shù)都不是萬能的，更不是孤立的，制作與施工應(yīng)密切聯(lián)合起來，相互配合才能搞好施工質(zhì)量，不能忽視任何一方的技術(shù)措施，不能說高性能混凝土就什么都解決了，所謂高性能是針對以前的普通混凝土而言的。

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　　（二）泵送混凝土

　　目前，預(yù)拌混凝土一般采用泵送。泵送混凝土1927年首創(chuàng)于德國，它是歐洲泵送混凝土技術(shù)發(fā)展最快的國家。1973年泵送混凝土普及率就達(dá)到40~50%，美國是繼德國之后泵送混凝土技術(shù)發(fā)展較早的國家。80年代初，泵送混凝土普及率為50%。雖然日本的泵送混凝土技術(shù)起步較晚，但發(fā)展卻十分迅速，它開始是從德國和美國引進(jìn)的技術(shù)，現(xiàn)已成為泵送混凝土普及率最高的國家。

　　我國真正應(yīng)用泵送混凝土是70年代末從上海寶鋼工程和北京地鐵工程及隧道模工程開始的，以后在北京、上海、天津、廣州等大城市陸續(xù)建立了混凝土攪拌站，配備了運(yùn)輸和泵送設(shè)備，使泵送混凝土逐步發(fā)展起來。據(jù)統(tǒng)計，1983年泵送混凝土占商品混凝土的百分比為63.5%，84年為80%，85年為83.6%，近年已達(dá)到90%以上。

　　1．泵送混凝土的特點

　?。?）施工速度快、周期短，適用于大規(guī)模的混凝土施工作業(yè)。

　　（2）質(zhì)量好。由于泵送施工可采用流態(tài)混凝土，其流動性大，不易被鋼筋阻擋，填充性好，稍加振搗即密實，這對混凝土的強(qiáng)度、耐久性都是有利的。

　?。?）節(jié)省人工，提高功效?；炷恋谋盟褪┕p少了二次倒運(yùn)，振搗時間縮短，勞動強(qiáng)度小，可比一般施工方法提高工效4~6倍，節(jié)約人工1/2~3/4。

　　（4）施工方便，不受現(xiàn)場條件限制。泵送混凝土施工可省掉大量的腳手架和跳板，只要合理地布置管路就可以澆注到任何位置，人工作業(yè)減少，機(jī)械化程度提高，澆注的準(zhǔn)確性也相應(yīng)地提高，噪聲減少有利于現(xiàn)場管理和文明生產(chǎn)。

　　（5）對混凝土有特殊要求。為保證混凝土有良好的可泵性，泵送混凝土對原材料及配合比都有嚴(yán)格的要求。如骨料的最大粒徑、顆粒級配、砂率、最低膠凝材料用量和水膠比都有一定的限制，為使混凝土保持流動，還需要使用混凝土外加劑，這些措施都導(dǎo)致了混凝土的成本略有提高。

　　（6）需要嚴(yán)密的施工組織與管理。泵送混凝土施工技術(shù)性強(qiáng)，施工人員都必須具備一定的技術(shù)素質(zhì)，需要有嚴(yán)格的科學(xué)管理，否則，一旦發(fā)生事故將措手不及。

　?。?）一次性投資大。目前，我國的泵送混凝土大多是商品混凝土，商品混凝土除應(yīng)具有攪拌站以外，還應(yīng)具有相配套的運(yùn)輸和泵送設(shè)備，一次性投資較大，一般企業(yè)難以一下拿出充足的資金，這也是這項技術(shù)在我國一些中小城市尚未全面推廣的主要原因之一。

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　　（三）泵送混凝土的一般要求

　?。?）水泥品種與水泥標(biāo)號：

　　泵送混凝土應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級、工程特點及施工環(huán)境，合理選擇水泥品種及標(biāo)號。例如：施工環(huán)境溫度較高時，優(yōu)先使用水化熱低的水泥，如礦碴水泥。如要求早強(qiáng)、盡快拆模的混凝土，應(yīng)優(yōu)先選用普通水泥或硅酸鹽水泥。選用外加劑時，還應(yīng)注意水泥對外加劑的適應(yīng)性。水泥用量較低時，應(yīng)優(yōu)先使用低標(biāo)號水泥，以提高水泥含量。如不得不使用高標(biāo)號水泥時，應(yīng)摻加摻合料，以提高膠凝材料總量。水泥標(biāo)號的選擇一般可按以下原則掌握，C35以下的采用425水泥，C40以上的采用525#水泥，比較經(jīng)濟(jì)合理。

　?。?）適宜的水泥用量：

　　泵送混凝土適用于C20以上的混凝土，低于C20的混凝土不宜泵送。因為低標(biāo)號混凝土中水泥用量太少，混凝土流化后和易性差，不能滿足泵送需要，多加水泥可以解決問題，但不經(jīng)濟(jì)。泵送混凝土的最低膠凝材料總量一般不宜低于300kg，最高不宜超過550kg。

　?。?）水膠比的限制

　　低標(biāo)號的泵送混凝土要考慮其耐久性，水膠比不得高于0.70，高標(biāo)號混凝土應(yīng)考慮除應(yīng)有較高的流動性外，還應(yīng)有足夠的含水量供水泥水化，一般不宜低于0.28，有人提出更低是不適宜的，外部水不能及時補(bǔ)充水化用水時，混凝土必裂無疑。

　　（4）砂率對強(qiáng)度與可泵性的影響

　　為保證混凝土流化后不分層、不離析，泵送混凝土的砂率應(yīng)比普通混凝土提高4～6%，有時甚至更高。一般為35～45%，混凝土強(qiáng)度等級較高或水泥用量較大時宜采用較小者，反之，采用較大者。在一定范圍內(nèi)，砂率越高，可泵性越好，但強(qiáng)度也隨著降低，所以應(yīng)統(tǒng)籌兼顧。

　?。?）粗骨料的選用

　　選用粗骨料時應(yīng)主要考慮石子的粒經(jīng)、粒形與顆粒級配。它們對混凝土的可泵性影響較大?；炷猎诒霉苤械牧鲃映艘朔陨淼闹亓?，還要克服混凝土與泵管之間的摩擦力，從這個意義上說，采用卵石比采用碎石更為有利。卵石表面光滑并趨于圓形，各種粒徑的顆粒比例適當(dāng)，所需水泥漿量較少，可泵性好，但界面粘結(jié)強(qiáng)度較低。碎石表面粗糙，細(xì)粉料及細(xì)小顆料較多，還往往含有針片狀顆粒、表面多孔或質(zhì)地疏松的顆粒，在壓力作用下，水份大量進(jìn)入骨料內(nèi)部，拌合物在整體上變得粗糙干澀（硬），砂漿層與管道臂之間因失去滑潤膜而使混凝土比較難泵送。但它的界面粘結(jié)強(qiáng)度一般要比卵石高。

　　泵管如為φ150mm，可采用5~40mm連續(xù)級配的石子；泵管如為φ125 mm，可用5~31.5 mm連續(xù)級配的石子。超過上限的石子含量、針片狀、含泥量及其它雜質(zhì)含量越少越好。

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　?。?）細(xì)骨料的種類

　　泵送混凝土以采用的中砂為宜，通過0.315mm篩的顆粒含量約為20~30%，不宜采用粗砂或特細(xì)砂。

　?。?）外加劑的選用

　　泵送混凝土中使用的外加劑主要是減水劑，根據(jù)不同的要求，工藝特點和施工環(huán)境，有時還應(yīng)復(fù)合使用緩凝劑、早強(qiáng)劑、防凍劑、流化劑等。

　　外加劑應(yīng)滿足泵送混凝土的以下要求：改善拌合物的和易性和流動性，減水泵送時的磨擦阻力，引入少量微小密閉的氣泡，對水泥有較好的分散作用；能提高混凝土的流動性，有較好的緩凝效果，混凝土坍落度經(jīng)時損失盡可能小，在泵送壓力下混凝土不離析、不泌水、不降低混凝土各個令期的強(qiáng)度。

　?。?）摻合料（礦物外加劑）

　　在混凝土中最常用的摻合料是粉煤灰，其次還有沸石粉、高爐礦碴粉等（有時是一種必不可少的組份），在泵送混凝土中采用粉煤灰可以取得以下綜合效果：改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性，可減少砂率2~4個百分點，激發(fā)水泥的二次反應(yīng)，節(jié)約水泥或提高混凝土強(qiáng)度，降低水泥水化熱，延緩混凝土最高溫升出現(xiàn)時間，有利于高溫季節(jié)施工和大體積混凝土施工。一般按15~30%摻加，按1：1.2~1.5超量取代水泥，強(qiáng)度不降低。

　?。?）坍落度控制

　　泵送混凝土的最大特點是混凝土的高流動性，一般泵送混凝土的入泵坍落度不宜小于160mm，擴(kuò)展度不小于450mm，出機(jī)坍落度還應(yīng)考慮混凝土在運(yùn)輸過程中的經(jīng)時損失，經(jīng)時損失率不大于15%時，一般為20~22cm，在1.5小時之內(nèi)應(yīng)具有良好的可泵性。

　?。?0）和易性要求

　　泵送混凝土除具有足夠的流動性以外，還應(yīng)在泵送壓力下不離析、不泌水，并具有良好的保水性和粘聚性。

　?。?1）凝結(jié)時間的調(diào)整

　　泵送混凝土的凝結(jié)時間，應(yīng)滿足不同施工條件下的不同要求，一般初凝4~6小時，終凝6~8小時，如作業(yè)面較大要注意保證混凝土能分層覆蓋，可使混凝土初凝延至12~14小時，終凝14~16小時，甚至更長一些。可利用緩凝劑進(jìn)行以上調(diào)整。

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　?。ㄋ模?fù)合摻合料

　　混凝土實現(xiàn)高性能最重要的手段就是采用新型高效減水劑和超細(xì)礦物摻合料。摻加優(yōu)質(zhì)細(xì)摻料，可以填充混凝土中水泥石的空隙，在相同的水膠比下，高性能混凝土與普通混凝土相比，可以提高混凝土的流動性和硬化混凝土的后期強(qiáng)度，降低混凝土水化溫升，減少混凝土的收縮，改善混凝土的體積穩(wěn)定性。更重要的是改善混凝土中水泥石的孔結(jié)構(gòu)以及與骨料的界面結(jié)構(gòu)，使混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性能、抗腐蝕能力等耐久性指標(biāo)都有顯著提高。因此，優(yōu)質(zhì)細(xì)摻料是配制高性能混凝土必不可少的重要組份之一，起著從根本上改變常規(guī)混凝土性能的作用，而不是一般的次要性和輔助性材料。

　　普通混凝土對礦物摻合料的品質(zhì)要求，除限制其有害組份含量和一定的細(xì)度外，主要著重于其強(qiáng)度活性；但高性能混凝土一般具有低較的水膠比，應(yīng)首選需水量小的礦物細(xì)摻料。因此，對用于高性能混凝土的礦物細(xì)摻料品質(zhì)的要求，除限制有害成分含量外，主要是活性和需水量。

　　1．常用的幾種礦物細(xì)摻料

　?。?）硅灰

　　硅灰是用高純度的石英冶煉硅鐵和硅鐵合金的工廠從煙塵中收集的超細(xì)粉末，SiO₂含量高達(dá)90%以上，比表面積超過20000m²/kg，具有很高的活性。以10%硅灰等量取代水泥，混凝土強(qiáng)度可提高25%以上。但混凝土摻入硅灰后，隨著硅灰摻量的提高需水量增大，自收縮增大，因此摻量一般控制在5～10%之間。硅灰由于具有很高的活性，而在國外被廣泛地用于高強(qiáng)和超高強(qiáng)混凝土。在我國由于產(chǎn)量低、價格高，出于經(jīng)濟(jì)考慮一般只在C80以上混凝土中才有使用。

　?。?）天然沸石粉

　　沸石是一放架狀構(gòu)造的含水鋁硅酸鹽礦物，采用適宜的工藝磨到一定的細(xì)度（平均粒徑＜10μm）而成，通過堿交換與直接化合實現(xiàn)石灰—火山灰反應(yīng)。堿交換就是天然沸石通過離子交換與Ca(OH)₂結(jié)合。直接化合是天然沸石粉在水中生成水化硅酸鈣。我國天然沸貯量豐實，分布面廣，是來源最廣的細(xì)摻料之一。

　　在水灰比不變的情況下，摻量為10~15%時，混凝土強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度提高10%以上，摻量超過20%以后，強(qiáng)度開始逐漸下降。

　　由于沸石為多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面積大，吸附性與離子交換力強(qiáng)，需水量較大。

　?。?）粉煤灰

　　是由燃煤熱電廠煙囪收集的灰塵，由部分玻璃微珠以及少量的莫來石、石英等結(jié)晶物組成，主要活性成份為SiO₂或AI2O₃，我國多數(shù)粉煤灰以上兩成份的總含量在60%以上，優(yōu)質(zhì)粉煤灰超過70%，它具有“活性”、“顆?！?、“填充”三種效應(yīng)和疊加效應(yīng)，是我國混凝土中廉價、優(yōu)質(zhì)和用量最大的一種摻合料，通過一定的工藝優(yōu)化（分級、分選、加工等）可以變廢為寶，是今后發(fā)展綠色高性能混凝土的一種主要原料。過去的技術(shù)，應(yīng)用粉煤灰大多是從降低混凝土成本的目的出發(fā)，摻量較低（一般不超過20%），而效果也不十分理想。近年來人們對粉煤灰的認(rèn)識和實踐迅速提高，品質(zhì)逐步向優(yōu)質(zhì)化發(fā)展，摻量也逐步提高，有的用量已高達(dá)50%多，已經(jīng)開始注重從改善混凝土的性能去考慮推廣應(yīng)用。

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　?。?）磨細(xì)礦渣

　　礦渣是一種水淬化合物，是在煉鋼爐中浮于鐵水表面的溶渣排出時用水急冷得到的水淬礦渣，也叫粒狀高爐礦渣。這種礦渣磨到一定的細(xì)度（400~800m²/kg），在堿環(huán)境激發(fā)下具有較高的活性，摻量一般為20%~50%。磨細(xì)礦渣取代混凝土中部份水泥，能夠提高混凝土強(qiáng)度、改善混凝土工作性能、減少泌水量、降低溫升、延緩凝結(jié)時間、提高耐久性。在我國該項技術(shù)的研究和實踐越來越多，已在一些重點工程中應(yīng)用，北京每年的用量已接近5萬噸，而上海每年的用量已超過70萬噸，是一種廉價而優(yōu)質(zhì)的混凝土細(xì)摻料。

　　2．復(fù)合化效果

　　摻合料復(fù)合化是材料進(jìn)化的主要途徑之一，是吳中偉教授生前積極倡導(dǎo)的一種科學(xué)新思想。利用多種組份性能的超疊加效應(yīng)（即1+2≥3），充分發(fā)揮其優(yōu)良特性的組合效果，克服單一品種的性能缺陷、降低成本，使摻合料性能更優(yōu)越，使用更經(jīng)濟(jì)，有利于擴(kuò)大應(yīng)用。

　　3.試驗研究

　?。?）磨細(xì)礦渣復(fù)合摻合料研究

　　根據(jù)以上思路，進(jìn)行了摻合料復(fù)合效果的初步研究，先根據(jù)單一摻合料的不同摻量，測出其強(qiáng)度變化規(guī)律，再根據(jù)不同的復(fù)合比例和在混凝土中的不同摻量找出相關(guān)的參數(shù)，并驗證其他物理力學(xué)性能指標(biāo)，最后在實際工程中應(yīng)用。復(fù)合摻合料目前在北京已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)。

　　（2）混凝土試驗研究

　　混凝土的試驗研究均按照國家有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行。

　?、賰?yōu)選后的混凝土配合比

　　注：1 C25、C30、C35為京都牌普通25#水泥；C40、C50、C55為京都牌普通525#水泥。

　　2 砂子為中砂MX=2.60，含泥<2%；石子：5—25mm碎卵石，含泥<1%，壓碎值5.4%。

　　3 減水劑為辛莊外加劑廠生產(chǎn),減水率>18%。

　　4 以上混凝土配合比,抗?jié)B標(biāo)號可達(dá)P12,抗凍融循環(huán)≥D100。

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　?、诨炷亮W(xué)性能

　　抽取C40混凝土進(jìn)行各項力學(xué)性能檢測，如下表：

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　　水中養(yǎng)護(hù)14天后再轉(zhuǎn)入空氣繼續(xù)養(yǎng)護(hù)28天，混凝土試件收縮在2/萬以下。

　　④鋼筋握裹強(qiáng)度

　　在100mm×100mm×200mm的試件中埋入直徑為16mm的光圓鋼筋，測定混凝土與鋼筋的握裹力，六個試件的平均握裹強(qiáng)度為4.63MPa。

　　⑤碳化速率

　　成型了100mm×100mm×300mm的試件，拆模后放于碳化箱中（箱中CO2的溫度為20±5℃，濃度20±3%，相對濕度70±5%）加速碳化，其28天的平均碳化深度為6 mm。

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