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摘要：本文首先概述了三级配泵送温控混凝土，进而对其配比设计以及混凝土的各项性能指标开展研究，并以此为依据提出了三级配泵送温控混凝土的设计注意事项，具有一定的参考价值。
关键词：水泥混凝土；三级配；泵送；温控；
1三级配泵送温控混凝土概述
三级配泵送温控混凝土是指混凝土中骨料的组成粒径分为5～20mm、20～40mm以及40～80mm三个级别，三级配泵送温控混凝土常用于大体积的混凝土施工作业，与传统的二级配水泥混凝土区别之处在于三级配混凝土在相同的水胶比条件下可以有效的节约胶凝材料的用量，因此也降低了胶凝材料水化过程中的热量释放，降低温度裂缝的发生几率。随着混凝土技术的不断发展，三级配温控混凝土的泵送技术也得到了不断的发展，对于混凝土的质量也提出了更高的要求，因此，研究三级配泵送温控混凝土的级配设计以及性能指标具有重要的意义。
2三级配泵送温控混凝土试验研究分析
2.1三级配泵送温控混凝土材料设计
（1）水泥的选择。对于泵送混凝土来说，水泥砂浆可以起到传递泵送压力以及润湿传输管道的作用。在泵送混凝土材料设计中，水泥一般选择普通硅酸盐水泥，但是对于大体积混凝土由于水化热的限制，也经常采用矿渣水泥。在本文中水泥选用标号425的普通硅酸盐水泥。
（2）粉煤灰的選择。在三级配泵送温控混凝土中，按照合理的比例添加粉煤灰可以有效的提高混凝土的流动性与内聚性，从而起到降低水泥混凝土坍落度以及水化热的作用，对于延缓凝结时间，降低泌水率以及提高水泥混凝土的强度与密实度也有较大帮助。本文中粉煤灰选择普通的Ⅰ级粉煤灰，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中对规定的质量要求。
（3）骨料的选择。在水泥混凝土中，集料对于混凝土的强度以及稳定性具有重要的影响作用，三级配泵送温控混凝土对于集料的级配要求更为严格，为了保证混凝土的各项性能指标，骨料的各项物理性能指标必须符合相关规范要求，而且必须具有良好的级配。粗集料主要选择40-80mm、20-40mm、5-20mm三档粒径集料，经试验确定各项技术指标满足要求，后按照设计规范进行配比设计。
（4）外加剂。由于三级配泵送温控混凝土不仅要求混凝土具有较高的强度，而且其必须具备足够的凝结时间以及较好的泵送性能。因此，对于三级配泵送温控混凝土需要添加减水剂以及引气剂来提高混凝土的拌合性能。通过外掺剂的加入，使混凝土的凝结时间适当延长，同时降低混凝土水化过程中的水化热，以控制温度的上升。
（5）纤维的选择。在混凝土中，纤维可以起到预防混凝土开裂的作用，可以提高泵送温控混凝土的抗拉强度以及韧性，抑制由于温度所导致的混凝土裂缝的产生以及发展。一般情况下，多使用聚丙烯纤维，其掺量在1‰-3‰之间。
在本文中，三级配泵送温控混凝土的配比情况如下所示：
表1 三级配泵送温控混凝土的配比设计
每立方混凝土的材料用量（kg/m3）
水泥 粉煤灰 水 5-20 20-40 40-80 纤维 引气剂 减水剂 水灰比 砂率
228 76 142 471 349 353 0.86 0.0091 1.732 0.46 39%
2.2三级配泵送温控混凝土工作性试验
对于泵送温控混凝土的工作性测试，按照相关的试验规程测试混凝土的坍落度，首先利用人工筛筛除历经超过40mm的粗集料，对剩余的混凝土进行坍落度的测试，并观察混凝土的泌水、离析以及粘聚等性能，综合评价三级配泵送温控混凝土的泵送性能，其性能试验数据如下所示：
表2 三级配泵送温控混凝土的工作性
坍落度（mm）
0 0.5h 1.0h 1.5h 2h 泌水 离析 粘聚性
试验结果范围 150-180 120-150 100-140 80-120 80-100 无明显泌水 无明显离析 较好
根据上述试验结果可以看出，随着时间的延长，混凝土的坍落度不断的减小，但是坍落度的损失在试验的两个小时内相对较小，混凝土的流动性相对较好，混凝土也没有出现离析与泌水的情况。
2.3三级配泵送温控混凝土力学性能试验
（1）混凝土的抗压以及劈裂强度试验。泵送混凝土的抗压以及劈裂强度试验根据试验规程中所规定的试验方法，将制备试件300×300×300mm的试件在压力机上进行加载试验，实验结果如下所示：
表3 三级配泵送温控混凝土力学性能试验
试验组号 混凝土抗压强度（MPa） 混凝土劈裂强度（MPa）
7天 28天 90天 7天 28天 90天
1 17.6 24.1 33.9 0.96 1.91 2.55
2 15.4 23.9 33.6 0.92 1.89 2.71
3 18.4 26.1 34.2 1.06 1.96 2.81
平均值 17.2 24.8 33.9 0.98 1.92 2.69
从上表可以看出，泵送温控混凝土的抗压强度以及劈裂强度随着混凝土的龄期延长而逐步增大，混凝土的劈裂强度与抗压强度比基本在0.05-0.08之间，波动性不大，而且抗压以及劈裂强度均满足规范要求。
2.4三级配泵送温控混凝土干缩性能的试验
三级配泵送温控混凝土的干缩试验按照相关的试验规程制作试件，并在混凝土时间内设置应变计，在混凝土的外部利用干缩试验架以及精准的千分表，在养生试验室内，严格按照标准的适度以及温度等养生条件测定混凝土的干缩性能，试验结果如下所示：
表4 三级配泵送温控混凝土干缩性能
泵送温控混凝土龄期
干缩率试验范围（10-6mm） 28天 90天 180天
180-230 240-280 250-300
根据上表可以看出，泵送温控混凝土的由于粉煤灰以及纤维的的掺入，混凝土的干缩率相对与普通混凝土较小，而且均符合相关规范以及设计要求，这有利于控制混凝土裂缝的发生以及发展。
2.5三级配泵送温控混凝土耐久性能试验
耐久性主要需要测试水泥混凝土的抗渗性以及抗冻性能。水泥混凝土的抗渗性能依据相关的试验规程，需要将制作好的型号规格符合设计要求的试件按照规程要求进行试验，抗渗性能试验的指标为渗水高度平均值，抗冻性测试的试验指标为相对冻弹性模量以及质量损失率，试验结果如下表所示：
表5 三级配泵送温控混凝土耐久性能指标
试件组号 抗渗性能 冻融循环次数（相对动弹性模数/质量损失率）（%）
最大水压力（MPa） 渗水高度cm 25 50 75 100
1 0.9 3.4 90.8/0.07 90.2/0.08 89.9/0.09 87.6/0.13
2 0.9 2.9 90.1/0.06 88.9/0.07 89.7/0.10 86.9/0.11
根据上述实验结果可以看出，三级配泵送温控混凝土在0.9MPa逐级水压后其渗水高度小于4cm,均小于试件的高度，具有较好的抗渗性能。同时，其抗冻等级也相对较好，能够达到F100等级，完全可以满足使用要求。
3三级配泵送温控混凝土设计完善措施
通过上述的试验研究结果，可以发现良好的级配设计与质量合格的各项材料是确保三级配泵送混凝土质量的关键因素，在三级配泵送温控混凝土设计过程中，需要注意：
（1）改善三级配泵送温控混凝土的可泵性能。由于在混凝土的泵送过程中经常发生堵管的现象，因此应该采取措施提高混凝土的可泵性，避免在施工过程中出现堵管的现象。在进行混凝土级配设计时，严格按照规范要求控制粗集料最大粒径与输送管道直径的比例，一般需要控制在1/3以下，在级配设计过程中，尽量减少过大粒径集料的含量，做到三级配设计的合理。此外，选择良好的引气以及减水等外掺剂，在合理的范围内适当的提高混凝土的砂率以及粉煤灰含量，可以有效的延缓水泥混凝土的凝结时间，减小坍落度的损失，降低混凝土的水化热导致的温升以及提高工作性的作用。
（2）控制三级配泵送温控混凝土的裂缝产生，由于三级配泵送温控混凝土具有水泥用量相对较大，砂率以及坍落度相对较大的特点，因此，三级配泵送温控混凝土出现裂缝的几率也比较大。对于干缩裂缝，应该控制水泥标号以及细度的选择，一般情况下，标号越高，细度越大产生干缩裂缝的可能性也就越大。对于温度裂缝，应该加强施工工艺处理，并且严格按照施工规范进行混凝土浇筑后的养护。
参考文献：
[1]杨华全,李文伟. 水工混凝土研究与应用[M ]. 北京:中国水利水电出版社, 2005.
[2]朱圣敏,简宜端.三级配泵送混凝土的可施工性探讨[J].混凝土,2007,9:77-79.
[3]王林,宋少民. 引气含量对大掺量粉煤灰混凝土耐久性的影响[J]. 武汉理工大学学报, 2009, 31(7) : 60 - 63.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：水泥混凝土；三级配；泵送；温控；
1三级配泵送温控混凝土概述
三级配泵送温控混凝土是指混凝土中骨料的组成粒径分为5～20mm、20～40mm以及40～80mm三个级别，三级配泵送温控混凝土常用于大体积的混凝土施工作业，与传统的二级配水泥混凝土区别之处在于三级配混凝土在相同的水胶比条件下可以有效的节约胶凝材料的用量，因此也降低了胶凝材料水化过程中的热量释放，降低温度裂缝的发生几率。随着混凝土技术的不断发展，三级配温控混凝土的泵送技术也得到了不断的发展，对于混凝土的质量也提出了更高的要求，因此，研究三级配泵送温控混凝土的级配设计以及性能指标具有重要的意义。
2三级配泵送温控混凝土试验研究分析
2.1三级配泵送温控混凝土材料设计
（1）水泥的选择。对于泵送混凝土来说，水泥砂浆可以起到传递泵送压力以及润湿传输管道的作用。在泵送混凝土材料设计中，水泥一般选择普通硅酸盐水泥，但是对于大体积混凝土由于水化热的限制，也经常采用矿渣水泥。在本文中水泥选用标号425的普通硅酸盐水泥。
（2）粉煤灰的選择。在三级配泵送温控混凝土中，按照合理的比例添加粉煤灰可以有效的提高混凝土的流动性与内聚性，从而起到降低水泥混凝土坍落度以及水化热的作用，对于延缓凝结时间，降低泌水率以及提高水泥混凝土的强度与密实度也有较大帮助。本文中粉煤灰选择普通的Ⅰ级粉煤灰，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中对规定的质量要求。
（3）骨料的选择。在水泥混凝土中，集料对于混凝土的强度以及稳定性具有重要的影响作用，三级配泵送温控混凝土对于集料的级配要求更为严格，为了保证混凝土的各项性能指标，骨料的各项物理性能指标必须符合相关规范要求，而且必须具有良好的级配。粗集料主要选择40-80mm、20-40mm、5-20mm三档粒径集料，经试验确定各项技术指标满足要求，后按照设计规范进行配比设计。
（4）外加剂。由于三级配泵送温控混凝土不仅要求混凝土具有较高的强度，而且其必须具备足够的凝结时间以及较好的泵送性能。因此，对于三级配泵送温控混凝土需要添加减水剂以及引气剂来提高混凝土的拌合性能。通过外掺剂的加入，使混凝土的凝结时间适当延长，同时降低混凝土水化过程中的水化热，以控制温度的上升。
（5）纤维的选择。在混凝土中，纤维可以起到预防混凝土开裂的作用，可以提高泵送温控混凝土的抗拉强度以及韧性，抑制由于温度所导致的混凝土裂缝的产生以及发展。一般情况下，多使用聚丙烯纤维，其掺量在1‰-3‰之间。
在本文中，三级配泵送温控混凝土的配比情况如下所示：
表1 三级配泵送温控混凝土的配比设计
每立方混凝土的材料用量（kg/m3）
水泥 粉煤灰 水 5-20 20-40 40-80 纤维 引气剂 减水剂 水灰比 砂率
228 76 142 471 349 353 0.86 0.0091 1.732 0.46 39%
2.2三级配泵送温控混凝土工作性试验
对于泵送温控混凝土的工作性测试，按照相关的试验规程测试混凝土的坍落度，首先利用人工筛筛除历经超过40mm的粗集料，对剩余的混凝土进行坍落度的测试，并观察混凝土的泌水、离析以及粘聚等性能，综合评价三级配泵送温控混凝土的泵送性能，其性能试验数据如下所示：
表2 三级配泵送温控混凝土的工作性
坍落度（mm）
0 0.5h 1.0h 1.5h 2h 泌水 离析 粘聚性
试验结果范围 150-180 120-150 100-140 80-120 80-100 无明显泌水 无明显离析 较好
根据上述试验结果可以看出，随着时间的延长，混凝土的坍落度不断的减小，但是坍落度的损失在试验的两个小时内相对较小，混凝土的流动性相对较好，混凝土也没有出现离析与泌水的情况。
2.3三级配泵送温控混凝土力学性能试验
（1）混凝土的抗压以及劈裂强度试验。泵送混凝土的抗压以及劈裂强度试验根据试验规程中所规定的试验方法，将制备试件300×300×300mm的试件在压力机上进行加载试验，实验结果如下所示：
表3 三级配泵送温控混凝土力学性能试验
试验组号 混凝土抗压强度（MPa） 混凝土劈裂强度（MPa）
7天 28天 90天 7天 28天 90天
1 17.6 24.1 33.9 0.96 1.91 2.55
2 15.4 23.9 33.6 0.92 1.89 2.71
3 18.4 26.1 34.2 1.06 1.96 2.81
平均值 17.2 24.8 33.9 0.98 1.92 2.69
从上表可以看出，泵送温控混凝土的抗压强度以及劈裂强度随着混凝土的龄期延长而逐步增大，混凝土的劈裂强度与抗压强度比基本在0.05-0.08之间，波动性不大，而且抗压以及劈裂强度均满足规范要求。
2.4三级配泵送温控混凝土干缩性能的试验
三级配泵送温控混凝土的干缩试验按照相关的试验规程制作试件，并在混凝土时间内设置应变计，在混凝土的外部利用干缩试验架以及精准的千分表，在养生试验室内，严格按照标准的适度以及温度等养生条件测定混凝土的干缩性能，试验结果如下所示：
表4 三级配泵送温控混凝土干缩性能
泵送温控混凝土龄期
干缩率试验范围（10-6mm） 28天 90天 180天
180-230 240-280 250-300
根据上表可以看出，泵送温控混凝土的由于粉煤灰以及纤维的的掺入，混凝土的干缩率相对与普通混凝土较小，而且均符合相关规范以及设计要求，这有利于控制混凝土裂缝的发生以及发展。
2.5三级配泵送温控混凝土耐久性能试验
耐久性主要需要测试水泥混凝土的抗渗性以及抗冻性能。水泥混凝土的抗渗性能依据相关的试验规程，需要将制作好的型号规格符合设计要求的试件按照规程要求进行试验，抗渗性能试验的指标为渗水高度平均值，抗冻性测试的试验指标为相对冻弹性模量以及质量损失率，试验结果如下表所示：
表5 三级配泵送温控混凝土耐久性能指标
试件组号 抗渗性能 冻融循环次数（相对动弹性模数/质量损失率）（%）
最大水压力（MPa） 渗水高度cm 25 50 75 100
1 0.9 3.4 90.8/0.07 90.2/0.08 89.9/0.09 87.6/0.13
2 0.9 2.9 90.1/0.06 88.9/0.07 89.7/0.10 86.9/0.11
根据上述实验结果可以看出，三级配泵送温控混凝土在0.9MPa逐级水压后其渗水高度小于4cm,均小于试件的高度，具有较好的抗渗性能。同时，其抗冻等级也相对较好，能够达到F100等级，完全可以满足使用要求。
3三级配泵送温控混凝土设计完善措施
通过上述的试验研究结果，可以发现良好的级配设计与质量合格的各项材料是确保三级配泵送混凝土质量的关键因素，在三级配泵送温控混凝土设计过程中，需要注意：
（1）改善三级配泵送温控混凝土的可泵性能。由于在混凝土的泵送过程中经常发生堵管的现象，因此应该采取措施提高混凝土的可泵性，避免在施工过程中出现堵管的现象。在进行混凝土级配设计时，严格按照规范要求控制粗集料最大粒径与输送管道直径的比例，一般需要控制在1/3以下，在级配设计过程中，尽量减少过大粒径集料的含量，做到三级配设计的合理。此外，选择良好的引气以及减水等外掺剂，在合理的范围内适当的提高混凝土的砂率以及粉煤灰含量，可以有效的延缓水泥混凝土的凝结时间，减小坍落度的损失，降低混凝土的水化热导致的温升以及提高工作性的作用。
（2）控制三级配泵送温控混凝土的裂缝产生，由于三级配泵送温控混凝土具有水泥用量相对较大，砂率以及坍落度相对较大的特点，因此，三级配泵送温控混凝土出现裂缝的几率也比较大。对于干缩裂缝，应该控制水泥标号以及细度的选择，一般情况下，标号越高，细度越大产生干缩裂缝的可能性也就越大。对于温度裂缝，应该加强施工工艺处理，并且严格按照施工规范进行混凝土浇筑后的养护。
参考文献：
[1]杨华全,李文伟. 水工混凝土研究与应用[M ]. 北京:中国水利水电出版社, 2005.
[2]朱圣敏,简宜端.三级配泵送混凝土的可施工性探讨[J].混凝土,2007,9:77-79.
[3]王林,宋少民. 引气含量对大掺量粉煤灰混凝土耐久性的影响[J]. 武汉理工大学学报, 2009, 31(7) : 60 - 63.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。