高層泵送混凝土太粘，如何解決？

混凝土界一般把強度等級C60及以上等級的混凝土稱為高強混凝土，把C100及以上強度等級的混凝土稱為超高強混凝土；泵送高度超過200m的混凝土，稱為超高層泵送混凝土。高強、超高強且泵送高度大于200m的超高層泵送混凝土，由于水膠比低，單方混凝土中的總膠凝材料用量較多，混凝土粘度較大，因此泵送壓力較高，泵送施工較為困難，給整個施工澆筑過程帶來一系列技術(shù)難題。本文就由小編為廣大砼人提供一些在解決高強超高強混凝土粘度方面的心得體會，供大家參考。

混凝土粘度大的原因

水泥漿體中，相鄰水泥顆粒上帶有相反電荷，由于靜電引力的作用，引起水泥顆粒發(fā)生絮凝。水泥漿體中大量的水被絮凝體所包裹，剩余的自由水的多少決定了水泥漿或混凝土的流動性。高強、超高強混凝土水膠比很低，單方混凝土中水泥用量高，單方用水量小，因此，混凝土體系中水泥絮凝的現(xiàn)象更加突出，混凝土更加粘重，如果沒有高性能的分散劑，要使混凝土具有良好的流動性和可泵性，幾乎是不可能的。

此外，混凝土的粘度與混凝土體系中顆粒之間的水膜層厚度有密切的關(guān)系，顆粒表面水膜層厚度越大，混凝土粘度越低。高強、超高強混凝土有著較低的水膠比，顆粒表面水膜層厚度較小，導(dǎo)致混凝土粘度較高。

另一方面，混凝土粘度還與其堆積密度和顆粒的總比表面積有關(guān)，高強、超高強混凝土堆積密度大、密實度較高，同時由于單方混凝土膠凝材料多、石子顆粒粒徑較小，總比表面積大，也導(dǎo)致了混凝土粘度增大。

案例：如何降粘

一、工程要求

混凝土工程具體要求該項目位于貴陽市，由東西兩座塔樓構(gòu)成，總建筑面積約82.7萬㎡，兩塔建筑高度和結(jié)構(gòu)高度分別均為406m和345m，頂部天線高度106m，地下5層（裙樓局部7層），地上65層，總投資共計約106億元，建成后將成為名副其實的云貴第一高樓。其中，東塔C100混凝土要求的泵送高度是331米，泵管長600余米，澆筑部位為剪力墻，混凝土拌合物技術(shù)指標(biāo)要求如表1。表1 東塔C100超高層（泵送高度331m）泵送混凝土技術(shù)要求

該項目要求混凝土流動性好、包裹性好、粘度適中（相當(dāng)于C30～C40混凝土的粘度），滿足超高層泵送混凝土性能要求?；炷劣不篌w積穩(wěn)定、無裂縫，各項性能符合要求，耐久性指標(biāo)要求56d電通量≤1000C。為滿足以上技術(shù)要求，同時解決超高強超高層機制山砂泵送混凝土粘度大、坍落度損失大、混凝土容易離析泌水堵管的技術(shù)難題，經(jīng)過多次的試驗和優(yōu)化，最終選定了混凝土原材料，確定了最優(yōu)化的混凝土配合比和最優(yōu)化的高性能減水劑。在現(xiàn)場試泵過程中，一舉試泵到頂，創(chuàng)下全國C100機制山砂混凝土泵送高度新紀(jì)錄。

具體措施

在本案例中，在混凝土粘度大這個問題上，我們的主要思路是從優(yōu)選混凝土原材料、混凝土配合比優(yōu)化和外加劑優(yōu)化三個方面來解決。

1、混凝土原材料的優(yōu)選

（1）首先要優(yōu)選增強組分。

C100超高強混凝土，要達到強度要求，水膠比必須足夠低，同時還要嚴(yán)格控制膠凝材料總量，防止膠凝材料過多產(chǎn)生裂縫。大量試驗已經(jīng)證明，硅粉對提高混凝土強度很有幫助，可利用硅粉的超細比表面積和活性高的特性替代一部分水泥，可有效提高混凝土強度，降低水泥用量。本案例中，我們選擇了貴州本地產(chǎn)的亞納米級的復(fù)合硅粉，吸水率比95%，比表面積1500㎡/kg。

（2）其次要優(yōu)選降粘組分。

在粘度控制方面，可考慮摻入一定量的富含活性SiO2的高性能摻合料。高性能摻合料要求顆粒形狀為全球形，全球狀的“滾珠效應(yīng)”，可降低水泥漿的剪切應(yīng)力，降低混凝土或砂漿的塑性粘度；同時高性能摻合料的顆粒極細，與減水劑吸附產(chǎn)生疊加效果，吸附在水泥顆粒表面，減小水泥顆粒之間的相互作用力，釋放出更多自由水，增大水膜層的厚度，也有助于降低混凝土粘度；此外，高性能摻合料全球狀超細的特性對混凝土的泵送有較好的潤滑改善作用，也可降低混凝土泵的泵送壓力。本案例中，我們選擇的高性能摻合料，28d活性指數(shù)109%，56d活性指數(shù)117%；比表面積3250㎡/kg，需水量比82%。

（3）要優(yōu)選水泥和砂石。

水泥、砂石要優(yōu)選，控制其不增加混凝土的粘度，如水泥在選擇時，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較小、比表面積適宜的水泥；砂石要控制其石粉含量在要求的范圍內(nèi)。本工程采用的是貴州本地產(chǎn)的水洗石灰?guī)r機制砂和水洗石灰?guī)r碎石，機制砂細度模數(shù)在2.7～3.1之間，石粉含量≤5%，碎石粒級為5～20mm，石粉含量≤0.5%。石粉含量低有助于減少混凝土單方用水量，減少膠凝材料用量，降低混凝土粘度。

2、配合比優(yōu)化

在優(yōu)選了混凝土原材料之后，接下來要做的就是優(yōu)化混凝土配合比了。沒有米，“巧婦難為無米之炊”，但有了米，還得有“巧婦”。如果混凝土配合比設(shè)計不當(dāng)，配制出的混凝土將無法滿足工程技術(shù)要求。在設(shè)計混凝土配合比方面，關(guān)鍵控制點是：

（1）控制單方混凝土膠凝材料總量不超過600kg，水膠比不超過0.26，單方用水量不超過156kg（含外加劑所含的水）；

（2）根據(jù)設(shè)計要求的混凝土容重2500m3/kg,再根據(jù)所選用砂石的實際情況，通過試驗確定出最佳砂率；

（3）試驗不同比例的水泥、硅粉和高性能摻合料，按照表1的規(guī)定測試各項性能指標(biāo)，最后根據(jù)測出的混凝土強度確定水泥、硅粉和高性能摻合料的最佳配伍比例。

3、外加劑優(yōu)化

在選定原材料和混凝土配合比優(yōu)化的過程中，外加劑的作用是不可或缺的。在混凝土試配調(diào)整的過程中，應(yīng)根據(jù)試驗情況，同時進行外加劑的優(yōu)化工作。在混凝土試配過程中，當(dāng)遇到混凝土配合比和外加劑的調(diào)整均無法滿足表1要求的情況時，應(yīng)考慮更換某種混凝土原材料，進一步優(yōu)選原材料。

高強超高強混凝土由于強度要求高，混凝土體系中膠凝材料總量大，混凝土單方用水量低，混凝土粘度大，本案例中還要求進行超高層泵送，因此，對外加劑的減水、分散、降粘功能提出了很高的要求。在本案例中，我們選擇的高強超高強泵送混凝土專用聚羧酸高性能減水劑。該型減水劑配方通過本案工程混凝土試配確定，減水率高達38%，配方中選用減水降粘型聚羧酸高性能減水劑母液和聚羧酸高性能保坍劑加以復(fù)配，并復(fù)合了公司自主研發(fā)的高性能穩(wěn)泡劑、高性能引氣劑和粘度調(diào)節(jié)劑。具體的解決方案如圖5所示。

圖5 東塔C100超高層泵送混凝土專用高性能減水劑解決方案

當(dāng)聚羧酸減水劑加入到混凝土體系中后，水泥顆粒表面的Zeta電位幾乎無變化，水泥顆粒之間的靜電斥力作用很弱，聚羧酸減水劑對于水泥顆粒的分散作用完全依賴于聚羧酸分子結(jié)構(gòu)中較長的聚醚側(cè)鏈。

當(dāng)聚羧酸減水劑吸附于水泥顆粒上時，其聚醚（PEO）長側(cè)鏈能形成立體交叉，阻礙水泥顆粒的相互接近，形成空間阻隔。這樣加入高性能聚羧酸減水劑，就可使更多的自由水從水泥漿體中釋放出來，從而增加混凝土的流動性；另一方面，因嚴(yán)格控制了砂石材料的含泥量，大大減少了泥對聚羧酸減水劑的吸附，讓聚羧酸高性能減水劑的分散功能得以充分發(fā)揮，保證了混凝土良好的流動性。

高性能引氣劑能引入大量的大小均勻的微氣泡，高性能穩(wěn)泡劑則可有效控制混凝土氣泡的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，這些微氣泡如同滾珠一樣，可減少水泥顆粒之間、骨料顆粒之間的摩擦阻力，從而降低混凝土的粘度，提升混凝土的工作性能。

粘度調(diào)節(jié)劑是一種用來提高水泥基膠凝材料體系的凝聚和穩(wěn)定的水溶性有機高分子聚合物，其作用機理是：在混凝土中摻入粘度調(diào)節(jié)劑，其能夠有效地克服漿體的屈服應(yīng)力和塑性粘度之間的“矛盾”,使混凝土在具有一定粘度的同時,也具有較好的流動性。

經(jīng)過優(yōu)選復(fù)配而成的高性能減水劑減水率高、分散效果好、降粘效果顯著，很好地解決了本工程C100混凝土粘度過大的問題。

高性能混凝土生產(chǎn)的具體要求

“高性能混凝土不是設(shè)計出來的，而是制造出來的。”這一句話在某種程度上雖然不是很正確，但也有一定道理。高性能混凝土設(shè)計得再好，如果生產(chǎn)制造過程粗放，最后打出來的混凝土也是無法滿足要求的。

高強超高強高性能混凝土要保證質(zhì)量，其生產(chǎn)全過程應(yīng)實行精細化管理：從原材料進廠、生產(chǎn)攪拌、運輸、泵送、澆筑，到后期的養(yǎng)護等各個過程都應(yīng)進行嚴(yán)密監(jiān)控。

特別需要強調(diào)的一點是：高強混凝土由于水膠比低，膠凝材料用量大，過短的攪拌時間難以保證攪拌均勻，無法正常發(fā)揮減水劑各組份的功效，因此在攪拌過程中，應(yīng)比普通混凝土延長攪拌時間30s-60s。《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666-2011表7.4.4規(guī)定了混凝土攪拌的最短時間，要求當(dāng)混凝土坍落度≥100mm時，強制式攪拌機的攪拌時間最短為60s。當(dāng)摻有外加劑與礦物摻合料時，攪拌時間應(yīng)適當(dāng)延長。

高強超高強混凝土粘度大是普遍的現(xiàn)象，要解決這個問題，不能指望單靠某一單方面的工作就能完成，必須依靠混凝土原材料的優(yōu)選和嚴(yán)格的原材料進廠控制、優(yōu)異的高性能減水劑、嚴(yán)格的生產(chǎn)控制，才能順利澆筑混凝土，保證高強超高強混凝土的質(zhì)量。