来源：《混凝土》杂志2015年第二期

【机构】四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院；武汉理工大学； 西华大学；

【摘要】 依托成都市二环路改造工程中清水混凝土项目,研究了不同黏度值下混凝土的工作性能、粉煤灰分布情况及清水混凝土镜面效果。通过控制混凝土外加剂用量能够有效地控制清水混凝土的黏度,并改善清水混凝土的流动性及包裹性,有效地抑制粉煤灰在清水混凝土中的上浮情况,制备出的清水混凝土具有色泽均匀、美观的镜面效果,为高性能清水混凝土的制备提供了借鉴和经验。

【关键词】 粉煤灰； 黏度值； 工作性能； 匀质性；

0前言

随着我国经济实力的增强，桥梁建设不仅要满足通行功能的需要，同时应满足观赏性和环境协调性要求，使用高性能清水混凝土是现代桥梁发展的必然趋势[1]。粉煤灰是桥梁高性能清水混凝土的重要组成部分，能够改善清水混凝土的工作性能、体积稳定性、耐久性等[2]。但是，由于其密度与水泥浆体存在差异，容易在振捣过程中上浮，导致在混凝土中分布不均匀而引起色差[3]。提高胶凝浆体的粘度可以较好的避免粉煤灰的上浮[4][5]。因此，以成都市二环线清水混凝土工程为依托，通过控制新拌混凝土的粘度来改善混凝土的工作性能和匀质性，解决色差问题，提高外观质量，确保镜面效果。

1 工程概况

二环路改造工程是成都市缓堵保畅项目的重要组成部分，全长28.3km，分为东、西半环实施，其中东半环13.1公里全线高架，西半环15.2公里地面为双向6车道的快速路，中间建设双向双车道的大容量快速公交高架桥。工程位于成都市中心城区，要求与城市环境协调一致，兼具城市美化效果，因此对高架桥混凝土的外观质量提出了较高的要求。

2 原材料与试验方法

2.1 原材料

P O 42.5水泥，主要化学成分如表1所示。天然河砂，细度模数2.5，含泥量1.8%，泥块含量0.3%。石灰岩质碎石，粒径5-25mm，含泥量0.4%，针片状含量1.7%。三瑞V630型聚羧酸系清水混凝土专用减水剂，对用水量不敏感，能有效避免因用水量造成的混凝土泌水、巴底等问题。I级粉煤灰，细度≤12%（0.045mm方孔筛筛余），水分≤11%。拌合用水为自来水。

表1 水泥的主要化学成分

（2）性能测试方法

根据GB 10247-1988《粘度测试方法》，测试新拌混凝土的粘度。根据GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，测试新拌混凝土的含气量、扩展度和坍落度，同时观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性等。

3 试验结果分析

依据基准配合比，保持水胶比0.28左右，采用三瑞企业开发的聚羧酸系清水混凝土专用外加剂，通过外加剂的掺量来控制混凝土的粘度，共分5组。对比分析不同粘度值对混凝土工作性能、含气量、粉煤灰上浮情况及硬化后外观质量的影响，结果如表3所示。

表3 不同粘度值下新拌混凝土的性能

3.1外加剂掺量对浆体粘度的影响

新拌混凝土粘度值与外加剂用量的关系如图1所示。在用水量基本不变的情况下，随着外加剂用量的增加，粘度值随之降低。这是由于聚羧酸分子主要由主链（A）和侧链（B）结构组成，如图2所示，以C-C链为主链，带有多个锚固基团，如-COOH、多元胺、多元醇及聚醚等，锚固基团可通过与Ca2+结合吸附在水泥颗粒表面；侧链为可溶剂化的聚合物链，主要为聚酯、聚醚、聚烯烃以及聚丙烯酸酯等，该类聚合物与水介质具有良好的相溶性，可在浆体中舒展开来，在颗粒表面形成足够厚度的吸附保护层，有效防止颗粒之间聚集，为浆体提供良好的流动性，而流动性改善能够有效的降低混凝土的粘度值。

3.2粘度对混凝土工作性能的影响

粘度值对混凝土的工作性能有较大的影响，如图3和图4所示。随着粘度值的增加，混凝土的初始与2h后的坍落度及扩展度基本上都随之降低。当粘度值达到2890mpa·s及以上时，2h后混凝土基本上已经没有流动性。粘度越高，浆体间内聚力越大，因而混凝土流动性变差，但包裹性好。另外，混凝土粘度增加是由于减水剂用量降低所致，混凝土含气量随之减少，对其流动性也有较大的影响。

3.3粘度对混凝土匀质性的影响

新拌混凝土静止5分钟后，将其部分翻铲，对比底层与面层色泽，观察粉煤灰是否上浮，如图5所示。可见，当粘度值过低时，粉煤灰明显上浮，如图5中A1、A2所示，静置后的混凝土底层和面层出现了黑色和灰白色两种不同的颜色，其中黑色则为上浮的粉煤灰。当粘度值达到2440mpa·s以上时，静置后的混凝土没有出现分层和色差，如图5中A3与A4所示，新拌混凝土的流动性、包裹性和连续性都较好。当粘度值上升到3250mpa·s以上时，新拌混凝土虽未出现色差，但流动度较差。因此，应控制外加剂掺量，以均衡混凝土粘度与工作性能的关系，在保证良好工作性能的同时提高混凝土的匀质性。

3.4粘度对混凝土外观质量的影响

不同粘度值下的各试件的表面效果如图6所示。粘度值较低的A1、A2和A3组试件，表面都较顺滑且光亮、没有明显的气孔，但A1、A2出现了比较明显的粉煤灰分布不均匀导致的色差，而A3色泽较均一。粘度值较高的A4和A5组试件，虽然没有明显的气孔，但是表面不够光亮、顺滑。可见，A3组试件外观效果最佳，因此浆体粘度值可控制在2440mpa·s左右。

将A3组试块压碎，随机从上、中、下三层各层取两个不同的砂浆样本，进行SEM测试，结果如图7所示。分析可见，该组混凝土试块的上、中、下三层中粉煤灰分布较均匀，没有出现粉煤灰局部富集、上浮等现象。可见，保持浆体适当的粘度，既能保证混凝土的工作性能，同时避免粉煤灰上浮，混凝土具有很好的匀质性。

4 结论

（1）通过控制混凝土外加剂用量能够有效地控制清水混凝土的粘度，均衡清水混凝土的流动性及包裹性，使制备出的清水混凝土具有色泽均匀、美观的镜面效果。

（2)宏观测试与微观分析表明，控制混凝土合适的粘度，能够有效地抑制粉煤灰在清水混凝土中的上浮情况，提高混凝土的匀质性。

参考文献

[1] 时圣金. 低用水量大掺量矿物掺合料高性能混凝土的制备及性能研究[D]. 广西: 广西大学, 2008

[2] 赵年全. 矿物掺合料对高性能混凝土力学和耐久性的影响分析[J]. 铁道建筑, 2012,(4): 101-104

[3] 纪花. 掺粉煤灰高性能混凝土的研制与应用技术[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2004

[4] 史林, 刘加平, 徐静. 增粘剂在水泥基材料中的应用[J].混凝土与水泥制品, 2007(4): 18-20

[5] 张建雄, 缪昌文, 刘加平, 刘建忠. 清水混凝土外观质量评价方法的研究[J]. 混凝土, 2008(1):95-97