卢传泰，汤国芳，王晓妍，付智
(江苏诚意工程技术研究院，江苏徐州221000)
摘要：通过混凝土配合比中水胶比、抗裂剂掺量变化对混凝土性能的影响，系统研究高性能混凝土的配制关键技术。提出高性能混凝土的配合比参数变化范围，确定最佳配合比，并为其在徐州市轨道交通工程中底板、中板、顶板和侧墙的应用提供技术支撑。 关键词：城市轨道交通；高性能混凝土；抗裂剂；配合比
Abstract：Through the influence of water binder ratio and anti crack agent content on concrete performance,the key technology of high performance concrete preparation is systematically studied・This paper puts forward the range of mix proportion parameters of HPC,determines the best mix proportion,and provides technical support for its application in Xuzhou rail transit project.
Key words：urban rail transit；high performance concrete；anti crack agent；mix proportion
［中图分类号］TU528.45［文献标识码］A［文章编号］1004-5538(2020)06-0022-05
0引言
随着混凝土技术的发展，高性能混凝土在实际工程中获得了越来越广泛的应用叫江苏诚意工程技术研究院有限公司联合江苏省建筑科学研究院、徐州市城市轨道交通有限责任公司等对高性能混凝土配制技术进行研究。
1项目研究方案及原材料
1.1研究方案
(1)根据GBT50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》对高性能混凝土进行配制，使得拌合物满足工作性要求。
(2)研究配合比的参数变化对混凝土性能的影响，主要包括水胶比、抗裂剂掺量等；主要测试指标：抗压强度、抗裂性控制指标、耐久性能测试。1.2混凝土技术控制指标与测试方法
轨道交通工程用板式结构和墙体结构的高性能混凝土关键技术控制指标均应满足以下指标： (1)混凝土工作性能。混凝土坍落度：(160i20)nini；含气量：不做强制要求。
(2)混凝土热工、力学性能。根据GB/T50081—2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土热、力学性能控制指标见表1，劈拉强度、静力弹性模量不作强制要求，根据拌合站自身试验条件决定是否测试。
(3)混凝土抗裂性能。表2给出了板式结构和墙体结构高性能混凝土的抗裂性能。
(4)混凝土耐久性能。表3显示板式结构和墙体结构高性能混凝土的耐久性能指标。
1.3试验原材料
PCA-I聚竣酸系减水剂和HME-V抗裂剂由江苏苏博特新材料股份有限公司提供，其他试配原材料全部由江苏诚意工程技术研究院有限公司提供。
PCA-I聚竣酸系减水剂和HME-V抗裂剂性能应满足以下要求：
(1)HME-V混凝土(温控、防渗)高效抗裂剂，其性能控制指标及测试方法如表4所示，由拌合站根据自身试验条件决定是否测试。
(2)PCA-I减缩型聚竣酸减水剂：28d干燥收缩率比应不大于100%，由拌合站根据自身试验条件决定是否测试。
2 C35P12高性能混凝土的配制技术研究2.1板式结构高性能混凝土配制技术
板式结构（编号用B 表示）用C35P12高性能
混凝土采用江苏省建筑科学研究院提供的4组混 凝土配合比，具体配合比见表5。
2.1.1不同抗裂剂种类对混凝土性能的影响
研究了不同抗裂剂（HME-V 、JM-IIIC ）对混凝 土力学、抗裂和耐久性能的影响。
（1）不同抗裂剂（HME-VJM -IIIC ）对混凝土
力学性能的影响测试结果见表6和图1。
表1试验车站高性能抗裂混凝土热工、力学性能指标要求
分项
测试内容
指标要求力学性能热工性能
殳
3 d 、7 d.28 d 抗压强度
2 d 、
3 d 、5 d 、7 d 和1
4 d 劈拉强度2 d 、3 d 、
5 d 、7 d 和14 d 静力弹性模量
绝热温升MC35
//
/
表2试验车站高性能抗裂混凝土抗裂性控制指标
序号检测项目《补偿收缩混凝土应
用技术规程》 本工程控制指标
JTG/T178—2009
… 水中14d M 0.020M 0.020侧堆1
限制膨胀率/%
转空气28 d
M -0.030
0.020
1
M0.015M0.015亠丄亠丄“水中14d 底板、中板、顶板一―
转空气28 d
0.030
0.030
7 d /M 0.0052侧墙混凝土自生体积变形/%
28 d /0.010
3
胶凝材料水化放热量比（采用本工程胶1 d
/M30%
凝材料比例，与不掺试样对比）3 d /
W80%
抗渗等级
MP12 按GB/T50082—2009执行
电通量/C
^1 500 按GB/T50082—2009执行，混凝土 56 d 龄期测试值
快速碳化深度/cm W1.5 按GB/T50082—2009执行，混凝土标养28 d 后，快速碳化至56 d 测试值
实体空气渗透系数/n?
W 1.0x10-16
按《城市轨道交通工程高性能混凝土质量控制技术规程》执行
表3
试验车站高性能抗裂混凝土耐久性控制指标
项目设计指标备注
表4混凝土抗裂剂性能控制指标及检测方法
序号
检测项目时间本工程控制指标执行标准
水中7 d M 0.0501
限制膨胀率/%
空气中21 d
M -0.010
GB23439—2009(混凝土
7 d M20.0膨胀剂》
2抗压强度/MPa
28 d
M40.0
水泥水化放热量比（采用基准水泥，与不掺试
1 d M30%GB/T 12959—2008(水泥
□
样比值）/%3 d W80%
水化热测定方法》
表5
板式结构用高性能混凝土配合比胶材总量粉煤灰容重
结构部位
编号
矿粉掺量/%
水胶比砂率/% PCA-I/%抗裂剂/%
/(kg/m 3)掺量/%/ (kg/m 3)
B1
36713.621.3 0.42539 2.1 6.27 HME-V 底板、中B2367
13.6
21.3
0.42539 2.1
6.27JM-IIIC
2 380
板、顶板
B339012.825.9 0.439 20
B4
390
12.8
25.9
0.42
39
1.5
表6不同抗裂剂(HME-VJM-IIIC)对混凝土力学性能的影响
结构部位
编〒
抗压强度/MPa
3 d
7 d 28 d
B1
27.431.442.3底板、中B2
28.3
35.8
40.5
板、顶板
3个月平均值25.234.342.0
龄 WJ/d
图1不同抗裂剂(HME-VJM-IIIC)对混凝土力学性能的影响
从上述图表可以看出，随着龄期的增长，混凝
表7不同抗裂剂(HME-V JM-IIIC)对混凝土抗裂性能的影响
结构部位
编号
膨胀率/%
14 d 限值
14 d 试验 28 d 限值
28 d 试验B1-0.011-0.016底板、中板、顶板
M0.015
0.030
B2
-0.006
-0.011
表8不同抗裂剂(HME-V JM-IIIC)对混凝土抗裂性能的影响
结构部位
编号电通量指标/C 测试电通量/C
B11 509
底板、中板、顶板
W1 500
B2
1 329
表9不同水胶比对混凝土力学性能的影响
从表8可以看出，针对两种抗裂剂，:B 1组的电 通量稍微大于设计电通量规定值，即HME-V 在此
工程高性能混凝土中有待于进一步研究；相反，
JM-IIIC 抗裂剂的电通量低于设计值，可在高性能 混凝土中得到应用。
2.1.2不同水胶比对混凝土性能的影响
在未采用抗裂剂的情况下，增加混凝土胶凝材
料总量，保持胶凝材料总量为390 kg/m\研究了不 同水胶比对混凝土力学、抗裂和耐久性能的影响。
(1)不同水胶比对混凝土力学性能的影响，测试 结果见表9和图2。
从上述图表可以看出，随着龄期的增长，混凝 土的抗压强度逐渐增大，水胶比变化对混凝土的抗
压强度影响十分显著，水胶比降低，抗圧强度增大。 结果显示,B3组和B4组混凝土 28 d 抗压强度均
土的抗压强度逐渐增大，不同的抗裂剂对混凝土抗
压强度影响较大。当采用HME-V 抗裂剂时，混凝 土早期强度较JM-IIIC 低，但是28 d 强度较JM-I-
IIC 增长快,28 d 抗压强度达到42.3 MPa，超过3
个月平均值。而采用JM-IIIC 抗裂剂，虽早期强度
较高，但28 d 强度低于平均值。无论采用哪种抗裂
剂，混凝土 28 d 抗压强度均超过设计强度，两种抗 裂剂均可采用。
(2) 不同抗裂剂(HME-V JM-IIIC)对混凝土 抗裂性能的影响，测试结果见表7O
从表7可以看出，针对两种抗裂剂，14 d 呈收 缩趋势，但是28 d 收缩膨胀试验值均达到了工程
设计目标，说明两类抗裂剂均与拌合站原材料相 容，可以在高性能混凝土中应用。
(3) 不同抗裂剂(HME-V JM-IIIC)对混凝土 耐久性能性能的影响，电通量测试结果见表8O
抗压强度/MPa
3 d
7 d 28 d
结构部位
编号
图2不同水胶比对混凝土力学性能的影响
超过设计强度。
红领巾小五年规划(2)不同水胶比对混凝土耐久性能性能的影响,
电通量测试结果见表10o
表10不同水胶比对混凝土抗裂性能的影响结构部位编号
电通量指标/C 测试电通量/C
底板、中板、
B3
1 530顶板W1 500
B4
1 176
2.2侧墙结构高性能混凝土配制技术
555集成块侧墙结构(编号用Q 表示)用C35P12高性能 混凝土采用江苏省建筑科学研究院提供的3组混
凝土配合比，具体配合比见表11。
研究了在掺加抗裂剂的情况下，不同水胶比对
侧墙结构C35P12高性能混凝土性能的影响研究。
2.2.1不同水胶比对侧墙结构混凝土性能的影响
在未采用抗裂剂的情况下，增加混凝土胶凝材
料总量，保持胶凝材料总量为390 kg/m 3基础上，研 究了不同水胶比对混凝土力学、抗裂和耐久性能的
影响。
(1)不同水胶比对混凝土力学性能的影响，具体 测试结果见表12和图3。
表门侧墙结构用高性能混凝土配合比
结构部位
编号胶材总量/(kg/m 3)粉煤灰
掺量/%矿粉掺量/%
水胶比砂率/%PCA-I/%抗裂剂/%
容重
/(kg/m 3)
Q1
351
9.722.20.42
39 2.7
0.11侧墙
Q2
3519.7
22.2
0.44439 2.20.112 380
邵力子Q3
359
30.40
0.412
39
2.6
8.6
表12不同水胶比对混凝土力学性能的影响结构部位
编〒
抗压强度/MPa
3 d 7 d 28 d Q1
29.940.0
47.2
侧墙
Q2
向达
30.2
38.942.43个月平均值25.234.3
42.0
图3不同水胶比对混凝土力学性能的影响
从上述图表可以看出，随着龄期的增长，混凝 土的抗圧强度逐渐增大，水胶比变化对混凝土的抗
圧强度影响显著，水胶比降低，抗压强度增大。结果 显示，Q1组和Q2组混凝土 3 d 、7 d 、28 d 抗圧强 度均超过设计强度。
(2) 不同水胶比对混凝土抗裂性能的影响，测试 结果见表13。
从表13可以看出，采用HME-V 抗裂剂的情况 下，水胶比在0.42^0.444之间时,14 d 膨胀率为负
值，但是28 d 收缩膨胀试验值均达到了工程设计目 标。
(3) 不同水胶比对混凝土耐久性能性能的影响，电 通量测试结果见表14o
从表14可以看出,Q1组和Q2组的电通量均满
足设计电通量规定值，且水胶比较低的电通量较低。
2.2.2不同胶凝体系对侧墙结构混凝土性能的影响
本次试验研究仅含有粉煤灰与水泥体系下混 凝土的性能，具体测试结果见表15o
从表15可以看出，随着龄期的增长，混凝土的
抗压强度逐渐增大,28 d 抗压强度值大于35 MPa ；
28 d 的膨胀率限值M-0.020%；电通量满足设计要 求。因此，仅采用粉煤灰+水泥胶凝体系也是可以 达到设计要求的。
2.3小结
高性能混凝土性能汇总见表16o
表13不同水胶比对混凝土抗裂性能的影响
13vlib结构部位编号
膨胀率/%
14 d 限值
14 d 试验28 d 限值
28 d 试验侧墙
Q1
Q2
M 0.020
-0.012
-0.010
0.020
-0.014-0.014
表14不同水胶比对混凝土抗裂性能的影响
结构部位编号电通量指标/C测试电通量/C
侧墙
Q1817
W1500
Q2970表15粉煤灰-水泥胶凝体系对混凝土性能的影响
结构部位编号
抗压强度/MPa膨胀率/%电通量/C
3d7d28d28d56d
侧墙
Q326.734.247.6-0.0151373设计值--35.0M-0.020W1500
表16高性能混凝土性能汇总表
结构部位编号
抗压强度/MPa膨胀率/%电通量/C
3d7d28d28d56d B127.431.442.3-0.0161509
B228.335.840.5-0.0111329板式结构B330.838.748.6-1530 B425.933.144.0-1176
设计值--35M-0.030W1500
Q129.940.047.2-0.014817
侧墙结构
Q230.238.942.4-0.014970
Q326.734.247.6-0.0151373
设计值--35.00.020W1500
为了研制出满足工程设计需求的最佳高性能混凝土配合比，在保证混凝土工作性良好的基础上，应使混凝土的抗压强度富余较少。胶凝材料用量、水胶比、胶凝材料体系对于新拌混凝土的抗压强度、变形性能与耐久性能均有较大影响。
针对板式结构而言，B2组混凝土配合比能较好地满足设计要求；针对侧墙结构而言,Q2组混凝土配合比满足设计要求。两种结构用混凝土均可以通过在保证混凝土工作性能良好的前提下，适当降低水胶比，增加减水剂掺量以提高混凝土强度。
3结论
(1)胶凝材料用量、水胶比、胶凝材料体系对于混凝土的抗压强度、变形性能与耐久性能均有较大影响。
(2)胶凝材料体系可选择粉煤灰与矿粉的复合体系，仅采用粉煤灰与水泥体系时，应控制好粉煤灰掺量。
(3)针对板式结构，:B2组混凝土配合比能较好地满足设计要求；针对侧墙结构,Q2组混凝土配合比满足设计要求。两种结构用混凝土均可以在保证混凝土工作性能良好的前提下，适当降低水胶比，增加减水剂掺量，以提高混凝土强度。
参考文献
⑴陈永坚.初探高性能混凝土的配制关键技术出.四川建材,2014(1):27-30.
⑵张伟，李世豪，刚阳.徐州城市轨道交通1号线高性能混凝土质控措施山.山西建筑,2016,42(6):211-212.
[3]GB/T50080—2016，普通混凝土拌合物性能试验方法标准⑸.
[4]GB/T50081—2019，普通混凝土力学性能试验方法标准[S].
第一作者：卢传泰(1994-)，男，本科，助理工程师，土木工程专业。
(编辑：杜杰)(收稿日期：2020-10-9)
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