CN106116317B - 一种高塑性混凝土及控制其拌合性能的方法 - Google Patents

一种高塑性混凝土及控制其拌合性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高塑性混凝土及控制其拌合性能的方法，通过配合比试验确定采用干燥砂石骨料拌合时的配合比，再通过膨润土掺量试验将膨润土浆液的减少量由同重量的水替代替来确定允许的膨润土掺量范围，进而得到允许的砂石骨料最大含水率；实际施工中，砂石骨料的实际含水率若小于允许的砂石骨料最大含水率，则根据砂石骨料的实际含水量相应的减掉同重量的膨润土浆液用量，再进行混凝土拌合。本发明解决了高降雨量、材料高含水地区高塑性混凝土的快速施工问题，有效的规避高塑性混凝土拌合物随原材料含水量变化带来的质量控制风险，有效的节约了施工控制成本，且具有生产效率高、操作简便、实用性强、技术性能安全可靠等特点。

Description

一种高塑性混凝土及控制其拌合性能的方法
技术领域
本发明涉及高塑性混凝土技术领域，具体为一种高塑性混凝土及控制其拌合性能的方法。
背景技术
高塑性混凝土是指混凝土在一定的外力作用下，对比普通混凝土来说，表现为具有一定的自身机械强度、较高的变形和较低的弹性模量以及高抗渗性能，以塑性变形能力强和高抗渗能力为主要特征的一种新型混凝土。高塑性混凝土是近年来快速发展的一种水工建筑材料，它的高性能主要体现在具有较高的变形性能和较低的弹性模量以及其高抗渗性能，这在基础防渗墙领域应用极为广泛，在我国还处在研究应用阶段。一般情况下，高塑性混凝土主要应用于水工建筑物的坝体基础防渗墙以及防渗建筑物中。在设计者中多数以追求高抗渗性能、高变形性能以及低弹性模量为目标，更能很好的体现与周围土体的衔接和适应周围土体的湿陷与变形。随着近年来我国对高塑性混凝土及材料的深入研究，高塑性混凝土在各种建筑物的防渗结构中得到大量应用，取得了很好的社会和经济效益。
高塑性混凝土具有高要求拌合条件，一般情况下均采用膨润土湿掺法，就需要控制原材料含水量。在工程施工拌合混凝土的过程中，受雨天和雨季的影响，使用合适浓度膨润土浆液往往超过满足混凝土本身流动度要求时的用水量要求，这在高降雨量、高含水原材料的地区，对施工造成极大的困难。在施工过程中，由于砂石骨料含水量的不稳定性导致膨润土浆液的掺量就会随满足和易性要求时变化而变化。为了满足快速施工的目的，就需要确定膨润土掺量的变化到底对高塑性混凝土的力学性能影响有多大，再根据膨润土掺量对高塑性混凝土力学性能的影响关系来确定膨润土的掺量范围。
发明内容
针对上述问题本发明的目的在于提供一种根据原材料含水量来调整膨润土掺量以满足拌合性能要求的高塑性混凝土及控制其拌合性能的方法。技术方案如下：
一种控制高塑性混凝土拌合性能的方法，包括：
原材料的选用：原材料包括砂石骨料、水泥、水、膨润土、稳定剂、缓凝减水剂；所述砂石骨料包括粗骨料和细骨料；
配合比试验：拌合上述原材料前，将砂石骨料的含水率控制在0.5％以内，将膨润土制备成浓度为10％的膨润土浆液，然后进行混凝土拌合和浇筑，并通过拌合性能测试，确定满足施工要求的高塑性混凝土的重量配合比，得到水泥用量、砂率、膨润土掺量、外加剂掺量数据；
膨润土掺量试验：在水泥用量、砂率、膨润土浆液浓度、外加剂掺量不变的情况下，改变膨润土掺量，且膨润土浆液的减少量由同重量的水替代，然后进行混凝土拌合和浇筑，并通过拌合性能测试，确定满足施工要求的允许的膨润土掺量范围；
由允许的膨润土掺量范围计算膨润土浆液的最大减少量，即替代水的最大用量，也即允许的砂石骨料最大含水量，进而得到允许的砂石骨料最大含水率；
实际施工中，先判断砂石骨料的实际含水率是否小于允许的砂石骨料最大含水率，若小于则根据砂石骨料的实际含水量相应的减掉同重量的膨润土浆液用量，再进行混凝土拌合；否则先对砂石骨料进行干燥处理，使其实际含水率小于允许的砂石骨料最大含水率，再按上述方法拌合。
进一步的，所述拌合性能测试包括物理性能测试和力学性能测试，物理性能测试包括新拌混凝土的坍落度、扩散度、离析、泌水和密度测试；力学性能测试包括无侧限抗压强度、弹性模量及变形性能、渗透性能测试。
更进一步的，所述粗骨料允许的最大含水率为4.5％，细骨料允许的最大含水率为9.5％。
一种高塑性混凝土，所述高塑性混凝土的重量配合比为水泥85份、细骨料1091份、粗骨料468份、缓凝减水剂4.504份，膨润土掺量范围为38.2％～55.0％；膨润土的掺量为膨润土用量占水泥用量的重量百分比，膨润土浆液的浓度为10％，稳定剂含量为膨润土用量的2.6％；其施工要求的配合比目标参数为：无侧限抗压强度值为1～1.5MPa、弹性模量为100～500MPa、渗透系数小于1×10-8m/s、最小应变量为2％～3％、坍落度为200～250mm、扩散度为400～500mm。
一种高塑性混凝土，所述高塑性混凝土的重量配合比为水泥249份、细骨料998份、粗骨料428份、缓凝减水剂3.992份，膨润土掺量范围为11.5％～16.0％；膨润土的掺量为膨润土用量占水泥用量的重量百分比，膨润土浆液的浓度为10％，稳定剂含量为膨润土用量的2.6％；其施工要求的配合比目标参数为：无侧限抗压强度值为不大于10MPa、弹性模量为1000～5000MPa、渗透系数小于1×10-8m/s、最小应变量为2％～3％、坍落度为200～250mm、扩散度为400～500mm。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种控制高塑性混凝土拌合性能的有效方法，解决了高降雨量、材料高含水地区高塑性混凝土的快速施工问题，有效的规避高塑性混凝土拌合物随原材料含水量变化带来的质量控制风险，有效的节约了施工控制成本，且具有生产效率高、操作简便、实用性强、技术性能安全可靠等特点。
附图说明
图1为配合比试验中PC1系列28天无侧限抗压强度—水泥用量曲线图。
图2为配合比试验中PC2系列28天无侧限抗压强度—水泥用量曲线图。
图3为配合比试验中PC1系列28天无侧限抗压强度—膨润土掺量曲线图。
图4为配合比试验中PC2系列28天无侧限抗压强度—膨润土掺量曲线图。
图5为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土物理性能—膨润土掺量曲线图。
图6为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土物理性能—膨润土掺量曲线图.
图7为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土无侧限抗压强度—膨润土掺量曲线图。
图8为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土无侧限抗压强度—膨润土掺量曲线图。
图9为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土无侧限抗压强度各龄期变化分布趋势图。
图10为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土无侧限抗压强度各龄期变化分布趋势图。
图11为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土无侧限抗压强度随膨润土掺量变化的回归分析图。
图12为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土无侧限抗压强度随膨润土掺量变化的回归分析图。
图13为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土弹性模量及变形—膨润土掺量变化趋势图。
图14为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土弹性模量及变形—膨润土掺量变化趋势图。
图15为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土弹性模量随膨润土掺量变化关系图。
图16为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土弹性模量随膨润土掺量变化关系图。
图17为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土弹性模量与无侧限抗压强度关系图。
图18为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土弹性模量与无侧限抗压强度关系图。
图19为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土渗透性能随膨润土掺量变化关系图。
图20为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土渗透性能随膨润土掺量变化关系图。
图21为膨润土掺量试验中PC1系列高塑性混凝土渗透性能与抗压强度关系图。
图22为膨润土掺量试验中PC2系列高塑性混凝土渗透性能与抗压强度关系图。
图23为实际应用中PC1系列高塑性混凝土28天无侧限抗压强度与取样频次分布图。
图24为实际应用中PC2系列高塑性混凝土28天无侧限抗压强度与取样频次分布图。
图25为实际应用中PC1系列高塑性混凝土28天无侧限抗压强度频率正态分布图。
图26为实际应用中PC2系列高塑性混凝土28天无侧限抗压强度频率正态分布图。
图27为实际应用中PC1系列高塑性混凝土弹性模量试验成果分布图。
图28为实际应用中PC1系列高塑性混凝土三轴变形试验成果分布图。
图29为实际应用中PC2系列高塑性混凝土弹性模量试验成果分布图。
图30为实际应用中PC2系列高塑性混凝土三轴变形试验成果分布图。
图31为实际应用中PC1系列高塑性混凝土渗透性能试验成果分布图。
图32为实际应用中PC2系列高塑性混凝土渗透性能试验成果分布图。
具体实施方式
下面根据具体实施例和附图对本发明的方法和混凝土配合比及达到的拌合性能做进一步说明。
一种控制高塑性混凝土拌合性能的方法包括以下内容：
(一)原材料的选用：原材料包括砂石骨料、水泥、水、膨润土、稳定剂、缓凝减水剂；所述砂石骨料包括粗骨料和细骨料。
根据工程实际情况需要，以技术标准寻求满足施工要求的合理原材料。原材料的特性满足施工技术设计要求。对于高塑性混凝土而言，尽可能的选择适合塑性混凝土的原材料。根据试验结果，验证原材料的性能可靠性。在原材料的选择上，确保原材料的来源稳定，性能稳定，供应量稳定，均匀性稳定。在选择原材料的过程中，以质量保障和实用价值优先的原则进行。
(二)配合比试验：拌合上述原材料前，将砂石骨料的含水率控制在0.5％以内，将膨润土制备成浓度为10％的膨润土浆液，然后进行混凝土拌合和浇筑，并通过拌合性能测试，确定满足施工要求的高塑性混凝土的重量配合比，得到水泥用量、砂率、膨润土掺量、外加剂掺量数据。
根据工程实际需要，提出满足工程施工设计技术要求的高塑性混凝土配合比，以施工质量指标优先，满足施工参数的原则进行。由于高塑性混凝土的配合比设计试验国内外没有规范明确规定条条框框，也没有多少经验可以借鉴，以某工程为例举例说明。
本实施例进行了PC1、PC2两种强度系列的高塑性混凝土配合比试验。试验过程采用假定容重法，假定单方混凝土容重为2000kg/m3。经过大量试验研究证明，将比较成熟的几个与设计目标值较为接近的配合比参数罗列出来。分别固定水泥掺量为PC1(75kg，80kg，85kg)，PC2(220kg，240kg，260kg)；每个系列中，膨润土掺量分别为水泥质量的PC1(50％、55％、60％)，PC2(14％、16％、18％)，膨润土采用液态湿掺法，其浓度采用10.0％，经过现场拌合楼膨润土浆液泵送试验，此浓度为最佳泵送浓度，浓度太大导致膨润土不能很好的抽动到搅拌罐，浓度太小会导致混凝土坍落度太大，致使混凝土产生严重离析泌水现象，不能满足设计施工参数要求；缓凝剂减水剂掺量以水泥用量为基准，PC1掺量为5.63％，PC2掺量为1.46％；稳定剂掺量为膨润土2.6％；砂率采用70％。理论配合比计算参数释义见表1。
表1配合比计算参数释义
根据施工需要，高塑性混凝土配合比设计参数目标值见表2；结合表1经计算，各原材料理论配合比参数设置见表3。
表2塑性混凝土配合比目标参数
表3塑性混凝土理论配合比参数设置
砂石骨料以干燥状态为基准，通过对表3中配合比参数进行了室内试拌试验，其试验成果见表4。
表4室内试拌试验成果
经过表4室内试拌试验成果分析，结合表3和数据分析图1、图2、图3、图4可以看出：当随水泥用量的增加，高塑性混凝土无侧限抗压强度值逐渐增大；随膨润土用量的增加，高塑性混凝土无侧限抗压强度值减小。为后续试验理论的建立有了很好的依据。当膨润土浆液浓度一定时，随膨润土用量的增加，用浆量增大，高塑性混凝土物理性能变化较为明显，出现不同程度离析和泌水现象；水泥和膨润土浆液用量的变化，对高塑性混凝土内部结构调整较为明显，其密度值出现不同程度的变化；当水泥和膨润土用量适宜时，密度值达到最高，坍落度和扩散度均满足施工和设计技术要求，混凝土和易性达到最佳状态。
经过上述图表信息和综合分析后，PC1-5和PC2-5两种配合比试验结果满足施工参数和技术要求，确定为后续施工配合比，做进一步的施工配合比验证。前期施工配合比见表5。
表5前期用调整前施工配合比
结合表5和表4，根据假设混凝土密度和实测混凝土密度，按下式进行配合比调整。调整结果及最终前期施工配合比见表6。
式中：MT为各材料实际用量，kg；MQ为各材料假设密度值下材料用量，kg；ρS为混凝土密度实测值，kg/m3；ρJ为混凝土密度假设值，kg/m3。
表6前期用调整后施工配合比
本次施工配合比验证，采用模拟施工的方法，在拌合楼进行模拟施工配合比试拌合。施工用拌合楼型号为120站，分为两个搅拌罐，每个搅拌罐容量为3m3。拌合楼整个操作系统采用自动化控制系统。此次拌合过程中严格控制砂石骨料的含水率。在备用砂石料晾晒场进行了为期两个月的砂石料晾晒工作，通过试验，砂石料含水率控制在0.5％以内，砂石骨料含水率趋于干燥状态。
根据需要进行了配合比验证试验，施工配合比验证试验前期工作，主要包括如下：
a)严格控制原材料含水率，测试砂石骨料含水率，确保砂石含水率控制在0.5％以内；
b)检查拌合楼运行状况，确保拌合楼运行正常平稳；
c)提前配置好浓度为10.0％的膨润土浆液，按照要求掺好稳定剂，搅动存放不少48小时，确保膨润土完全膨化；
d)将装有液体缓凝减水剂装置按照要求与拌合楼系统连接，确保控制系统称量准确；
e)检查拌合楼称量系统，校准称量系统，确保称量系统运行正常，称量准确；
f)拌合系统试运行，检查各系统连接正常，系统运行平稳。
按照表6前期用施工调整后配合比设定系统各材料用量，拌合时间设定120s，运转搅拌罐和各系统，投入各原材料到搅拌罐中，进行搅拌。按照PC1和PC2两个系列配合比，试拌合共分为六次进行，每个系列3次。前两次出于系统磨合和损失考虑，放弃现场测试和取样工作。在第三次试拌合中进行现场测试和取样工作。
(1)现场测试
现场测试包括检测混凝土坍落度和扩散度，并测定混凝土密度值，进一步校准施工用配合比，并用高径比为2:1的混凝土试模进行取样工作。并按照相关规范和标准要求进行现场测试。其现场测试成果见表7。
表7拌合楼试拌合混凝土物理性能试验现场测试成果
经过拌合楼试拌合现场测试，根据表7试验成果，PC1和PC2两个系列高塑性混凝土物理性能满足施工设计技术参数要求，符合试验室室内试拌试验成果。进一步确定前期PC1和PC2两个系列配合比，进入后续拌合楼试拌合混凝土力学性能试验阶段。
(2)力学性能试验
将拌合楼试拌合混凝土取样试件按照前述方式进行混凝土的养护和维护，28天后按照下文膨润土掺量试验中的方式进行混凝土的力学性能试验。其试验成果见表8。
表8拌合楼试拌合混凝土力学性能试验成果表
根据表8试验成果分析，该工程施工配合比力学性能试验成果符合施工设计参数要求。
(三)膨润土掺量试验：在水泥用量、砂率、膨润土浆液浓度、外加剂掺量不变的情况下，改变膨润土掺量，且膨润土浆液的减少量由同重量的水替代，然后进行混凝土拌合和浇筑，并通过拌合性能测试，确定满足施工要求的允许的膨润土掺量范围。
高塑性混凝土拌合性能波动范围主要依据其基本力学性能随膨润土掺量变化的规律，以及满足施工设计参数要求高塑性混凝土拌合控制的膨润土掺量范围。在水泥用量、砂率、膨润土浆液浓度、外加剂掺量不变的情况下，变化膨润土掺量，找出高塑性混凝土基本力学性能的变化规律，确定膨润土掺量范围为理论，建立试验构架模型。试验方法及过程遵循相关标准规范。其主要工作包括，根据试验理论建立试验模型及试验参数设置；根据试验设置参数进行相关试验；整理试验数据和试验成果分析；根据试验成果展开膨润土掺量对基本力学性能的影响研究；根据施工设计参数范围，结合试验成果图表，建立计算模型公式，计算出允许膨润土掺量范围。
根据试验理论，以水泥用量、砂率、膨润土浆液浓度、外加剂掺量不变，变化膨润土掺量，膨润土浆液的增减将由水增减代替，在实际应用过程中这部分水由砂石料含水量确定，本次试验砂石骨料含水率以干燥状态为基准，建立试验架构模型，其具体试验参数设置见表9。
表9试验参数设置
根据表9的试验试验参数进行了试验室室内试拌，并按照相关标准规定进行了试样的物理性能测试、取样成型、维护、养护和基本力学性能试验。物理性能测试主要包括，新拌混凝土的坍落度、扩散度、离析、泌水、密度等试验测试和目测；基本力学性能包括，无侧限抗压强度、弹性模量及变形性能、渗透性能试验。其试验成果见表10、表11。
表10高塑性混凝土膨润土掺量变化物理性能试验成果
表11高塑性混凝土随膨润土掺量变化力学性能试验成果
通过对表10高塑性混凝土膨润土掺量变化物理性能试验成果分析，随膨润土掺量的变化，高塑性混凝土物理性能变化趋势见图5、图6所示。
根据表11高塑性混凝土膨润土掺量变化物理性能试验成果以及图5和图6高塑性混凝土物理性能—膨润土掺量曲线图变化趋势，得出如下结论：
(1)高塑性混凝土物理性能随膨润土掺量减少，替换水增大，混凝土和易性能降低；
(2)当膨润土掺量减少到一定程度时，混凝土出现不同程度的离析和泌水现象，坍落度和扩散度增大，混凝土密度值相应减小；
(3)当PC1系列膨润土掺量由55.3％减少到38.2％，PC2系列膨润土掺量由16.1％减少到9.8％时，混凝土物理性能未能满足施工技术要求，坍落度和扩散度均超过设计技术要求限定值；
(4)随着膨润土掺量不断减少，混凝土物理性能下降趋势由缓变强。
经过表11高塑性混凝土随膨润土掺量变化力学性能试验成果分析，高塑性混凝土无侧限抗压强度随膨润土掺量的变化规律和趋势见图7和图8；随膨润土掺量变化各系列高塑性混凝土无侧限抗压强度各龄期变化趋势和分布见图9和图10。
高塑性混凝土无侧限抗压强度受膨润土掺量的影响，在其它原材料用量相同的条件下，膨润土掺量增加，无侧限抗压强度降低，且降低趋势由快变慢。由图7、图8可以看出，随膨润土掺量增大，无侧限抗压强度呈下降趋势，龄期为28天高塑性混凝土无侧限抗压强度减小的趋势在混凝土强度较高的系列中表现趋势更为明显，膨润土掺量增加的前期阶段，无侧限抗压强度降低速率很快，后期阶段，降低速率变慢，降幅由快变慢，在图中的表现就是前边部分曲线斜率比后边部分要大。由图9、图10可以看出，所有系列高塑性混凝土随龄期的增长，无侧限抗压强度增大，增长趋势由快变慢，由各系列混凝土趋势分布看出，随膨润土掺量的增加，趋势线的斜率由大变小，说明强度较高掺量越小的高塑性混凝土随龄期增长强度增大的趋势更为明显。
由表11进行28天龄期两个系列高塑性混凝土无侧限抗压强度随膨润土掺量变化的线性回归分析，具体见图11、图12。
图12PC2系列高塑性混凝土无侧限抗压强度随膨润土掺量变化的回归分析
由图11、图12可得到公式：
YPC1＝0.0014XPC1 2-0.1526XPC1+5.2885 (2)
YPC2＝0.1188XPC2 2-3.6019XPC2+35.717 (3)
式中：YPC1、YPC2为塑性混凝土无侧限抗压强度，MPa；XPC1、XPC2为膨润土掺量，％。
根据表11和式2、式3建立无侧限抗压强度计算值与实测值关系，PC1和PC2系列各关系见表12。
表12高塑性混凝土无侧限抗压强度计算值与实测值
根据表12计算出实测值/计算值的比率关系，PC1系列标准差为0.03，平均值为1.07，变异系数为0.03；PC2系列标准差为0.02，平均值为1.01，变异系数为0.02。经统计分析，变异系数较小，两个公式拟合较好，计算值和实测值比较变化较小。
综上所述，当高塑性混凝土其它所用材料用量不变的情况下，无侧限抗压强度随膨润土掺量的减少而增大，并增大趋势由弱变强；随龄期的增加，无侧限抗压强度增长由弱变强；PC1系列膨润土掺量由55.3％减少到41.8％时，强度增大20.0％，当减少到34.7％时，强度增大48.4％；PC2系列膨润土掺量由16.1％减少到11.4％时，强度增大18.9％，当减少到9.4％时，强度增大45.8％；基准混凝土强度越高，随膨润土掺量减少，增长趋势越明显。
通过对表11弹性模量和变形性能试验成果分析，随膨润土掺量的减少高塑性混凝土弹性模量增大变形减小，其减小趋势见图13、图14。
由图13、图14可知，当高塑性混凝土材料用量一定时，高塑性混凝土弹性模量随膨润土掺量变化增长趋势明显，且增长趋势由缓变强；变形性能随膨润土掺量的减少而减小。其回归趋势见图15、图16。
由图15、图16弹性模量随膨润土掺量变化关系有式4、式5。
YPC1t＝0.1273XPC1 2-23.248XPC1+1129.3 (4)
YPC2t＝20.338XPC2 2-721.86XPC2+7692.6 (5)
式中：YPC1t、YPC2t为高塑性混凝土弹性模量，MPa。
根据式4、式5有计算弹性模量，见表13。
表13高塑性混凝土弹性模量计算值与实测值
根据表13计算出实测值/计算值的比率关系，PC1系列标准差为0.01，平均值为1.00，变异系数为0.01；PC2系列标准差为0.01，平均值为1.00，变异系数为0.009。经统计分析，变异系数较小，两公式拟合较好，计算值和实测值相比较变化较小。
根据表11和表13，有高塑性混凝土无侧限抗压强度与弹性模量计算值关系，见图17、18。
由图17和图18可知，当高塑性混凝土在其它材料用量不变膨润土掺量变化的情况下，其弹性模量随高塑性混凝土28天无侧限抗压强度的增长而增大，相对强度较小的混凝土来说，增长趋势较快。
由于现阶段尚无标准的高塑性混凝土变形性能的试验规定，各单位和机构可能在试验方法上有所不同，在数据的采集以及设备不同都可能给试验结果带来离散性较大的特点。总体来说，呈现一定的规律和相关性，基本都是随强度的增长而增长的趋势，且增长趋势由快变慢，后期趋于平缓，其拐点与28天无侧限抗压强度基本一致。本次实施例在弹性模量的试验成果中得出，当PC1系列膨润土掺量由55.3％减少到41.8％时，弹性模量增大63.2％，当减少到34.7％时，弹性模量增大104.2％；PC2系列膨润土掺量由16.1％减少到11.4％时，弹性模量增大57.3％，当减少到9.4％时，弹性模量增大102.1％。
由表11试验成果看，高塑性混凝土渗透性能随膨润土掺量变化影响并不是很大，基本同属于一个量级，其变化趋势见图19和图20。
由图19和图20可知，当高塑性混凝土所用材料不变随膨润土掺量变化的情况下，混凝土的渗透性能随膨润土的掺量变小而增大。其变化趋势由膨润土掺量减小而由弱变强。总体上来讲，膨润土掺量对渗透性能的影响变化趋势较弱，几乎处于同一个量级。
由表11可以看出高塑性混凝土渗透性与无侧限抗压强度的关系，见图21和图22。
由图21和图22高塑性混凝土渗透性能与抗压强度的关系可以看出，高塑性混凝土渗透性能随抗压强度的增长而减弱，其变化趋势由缓变强。
综上所述，高塑性混凝土渗透性能随膨润土掺量变化的影响较小，在本实施例的膨润土掺量取值范围内渗透系数均满足本工程施工技术要求。高塑性混凝土渗透性能在保持其它原材料不变的情况下，改变膨润土掺量，混凝土渗透性能有降低的趋势。
根据式(2)、(3)、(4)、(5)以及相关结论，结合技术要求，可得出满足施工参数的膨润土掺量，其结果见表15。由于砂石骨料干燥状态时含水率最低为“0”，故膨润土最大掺量按照PC1-5和PC2-5高塑性混凝土配合比掺量进行，即55.0％和16.0％；在本次实施例膨润土取值范围内，弹性模量及变形和渗透性均满足施工设计要求，故膨润土掺量范围按照本实施例取值范围进行。
表15膨润土掺量范围
根据表15可以看出，膨润土掺量范围PC1为55.0％～38.2％和PC2为16.0％～11.5％时满足设计施工要求。最佳膨润土掺量范围PC1为55.0％～38.2％和PC2为16.0％～11.5％。
(四)由允许的膨润土掺量范围计算膨润土浆液的最大减少量，即替代水的最大用量，也即允许的砂石骨料最大含水量，进而得到允许的砂石骨料最大含水率；
综合以上信息，膨润土掺量范围PC1为55.0％～38.2％和PC2为16.0％～11.5％时，根据高塑性混凝土配合比PC1-5和PC2-5相关材料用量，以及膨润土浆液浓度10.0％，由式6、式7、式80和式9可以得出膨润土浆液的最大减少值PC1为140kg，PC2为116kg。
MJ＝M1+M3 (8)
M＝M4-M5 (9)
式中：N1为膨润土掺量，％；N2为膨润土浆液浓度，％；M为膨润土浆液减少量，kg；M1为膨润土用量，kg；M2为水泥用量，kg；M3为膨润土浆液用水量，kg；M4为膨润土浆液初始用量，kg；M5为膨润土浆液目标用量，kg；MJ为膨润土浆液用量，kg。
根据膨润土浆液的最大减少值PC1为140kg，PC2为116kg，可得到最大替代水用量PC1为140kg，PC2为116kg。在拌合控制的过程中，砂石骨料仓及堆放场采用盖顶和覆盖措施，经过多次抽样检测，粗骨料最大含水量控制在4.5％以内，细骨料含水量控制在9.5％以内。由此可知，根据PC1-5和PC2-5高塑性混凝土配合比砂石骨料用量情况，其最大含水量为分别为125kg和114kg，满足替代水最大限量值。
实际施工中，先判断砂石骨料的实际含水率是否小于允许的砂石骨料最大含水率，若小于则根据砂石骨料的实际含水量相应的减掉同重量的膨润土浆液用量，再进行混凝土拌合；否则先对砂石骨料进行干燥处理，使其实际含水率小于允许的砂石骨料最大含水率，再按上述方法拌合。
综上所述，在拌合楼混凝土拌合过程中严格控制砂石骨料含水率，其允许粗骨料含水率为4.5％以内，细骨料含水率9.5％以内；在拌合过程中，以PC1-5和PC2-5配合比膨润土浆液用量为基准，根据砂石骨料得实际含水率，相应减掉膨润土浆液用量；当发现砂石骨料总含水量PC1超过125kg和PC2超过114kg时，应立即停止混凝土拌合和浇筑，进行相关处理。
(五)应用评估：在浇筑过程中，主要按照相关技术标准以一定的频率控制新拌混凝土的坍落度和扩散度，以及按照相关施工技术标准检查混凝土温度。并严格按照相关规定以及本实施例第4章节进行检测、测试、取样工作。并将取样成型的混凝土试件严格按照相关技术标准进行养护和维护，做好标记工作和相关记录。不定期抽查拌合楼实际用料单。
本次试验成果为现场施工浇筑PC1和PC2两个系列高塑性混凝土的取样试验成果，取样频率符合相关技术标准要求。本次仅对符合设计施工要求的28天力学性能试验成果进行相关的统计整理和分析，其结果如下所述。
根据PC1和PC2系列高塑性混凝土28天无侧限抗压强度试验成果，整理分析后见图23和图24。由图23和图24可以看出，PC1系列混凝土无侧限抗压强度值基本分布于1.2MPa～1.5MPa，PC2系列混凝土无侧限抗压强度值基本分布于5.8MPa～9.9MPa，与本实施例研究方向基本保持一致。根据试验数据进行了统计分析，其结果见表28，由表28可以看出，PC1系列混凝土无侧限抗压强度值分布于1.2MPa～1.5MPa区间频率为81.5％，PC2系列混凝土无侧限抗压强度值分布于5.8MPa～9.9MPa区间频率为99.4％。由表16绘制高塑性混凝土无侧限抗压强度正态分布图，见图25和图26。
表16高塑性混凝土28天无侧限抗压强度取样频次频率分布表
根据28天无侧限抗压强度试验成果和以上信息，经计算PC1和PC2系列高塑性混凝土评定结果见表17。
表17高塑性混凝土28天无侧限抗压强评定表
根据表17可以看出，PC1和PC2两个系列高塑性混凝土配合比在其它所用材料用量保持不变改变膨润土掺量的情况下，整个施工浇筑过程中，高塑性混凝土28天无侧限抗压强度满足施工技术要求，保证率符合相关技术标准要求。两个系列高塑性混凝土无侧限抗压强度指标状态良好。
根据现场取样弹性模量及变形试验成果见图27、图28、图29和图30，可以看出两个系列高塑性混凝土弹性模量及变形指标满足设计施工技术要求。从图中看出，PC1系列高塑性混凝土弹性模量指标基本分布于200MPa～500MPa之间，三轴变形性能指标基本分布于2.0％～7.0％之间；从图31和图32看出，PC2系列高塑性混凝土弹性模量指标基本分布于1400MPa～2400MPa之间，三轴变形性能指标基本分布于2.0％～3.5％之间。经试验成果统计和计算后见表18。
表18高塑性混凝土弹性模量及三轴变形试验成果统计
由表18看出，本工程施工用高塑性混凝土弹性模量及变形性能满足设计施工要求。两个系列混凝土合格率均达到99.5％以上。
根据现场取样渗透性能试验成果见图31和图32，从图中看出，PC1系列高塑性混凝土渗透性能满足于设计施工要求，其渗透系数基本分布于1.00E-10m/s～7.00E-10m/s之间，PC2系列高塑性混凝土渗透性能满足于设计施工要求，其渗透系数基本分布于1.00E-10m/s～8.00E-10m/s之间，和本实施例试验成果基本保持一致。渗透性能试验成果整理分析见表19。
表19高塑性混凝土渗透性能试验成果统计
从表19可以看出，高塑性混凝土渗透性能满足设计施工要求。合格率达到100％。
综上所述，在应用阶段按照本方法控制的高塑性混凝土各性能满足施工技术设计要求。运行状态良好。

Claims (5)

1.一种控制高塑性混凝土拌合性能的方法，其特征在于，包括：
原材料的选用：原材料包括砂石骨料、水泥、水、膨润土、稳定剂、缓凝减水剂；所述砂石骨料包括粗骨料和细骨料；
配合比试验：拌合上述原材料前，将砂石骨料的含水率控制在0.5%以内，将膨润土制备成浓度为10%的膨润土浆液，然后进行混凝土拌合和浇筑，并通过拌合性能测试，确定满足施工要求的高塑性混凝土的重量配合比，得到水泥用量、砂率、膨润土掺量、外加剂掺量数据；
膨润土掺量试验：在水泥用量、砂率、膨润土浆液浓度、外加剂掺量不变的情况下，改变膨润土掺量，且膨润土浆液的减少量由同重量的水替代，然后进行混凝土拌合和浇筑，并通过拌合性能测试，确定满足施工要求的允许的膨润土掺量范围；
由允许的膨润土掺量范围计算膨润土浆液的最大减少量，即替代水的最大用量，也即允许的砂石骨料最大含水量，进而得到允许的砂石骨料最大含水率；
实际施工中，先判断砂石骨料的实际含水率是否小于允许的砂石骨料最大含水率，若小于则根据砂石骨料的实际含水量相应的减掉同重量的膨润土浆液用量，再进行混凝土拌合；否则先对砂石骨料进行干燥处理，使其实际含水率小于允许的砂石骨料最大含水率，再按上述方法拌合。
2.根据权利要求1所述的控制高塑性混凝土拌合性能的方法，其特征在于，所述拌合性能测试包括物理性能测试和力学性能测试，物理性能测试包括新拌混凝土的坍落度、扩散度、离析、泌水和密度测试；力学性能测试包括无侧限抗压强度、弹性模量及变形性能、渗透性能测试。
3.根据权利要求1所述的控制高塑性混凝土拌合性能的方法，其特征在于，所述粗骨料允许的最大含水率为4.5%，细骨料允许的最大含水率为9.5%。
4.一种由权利要求1所述的方法得到的高塑性混凝土，其特征在于，所述高塑性混凝土的重量配合比为水泥85份、细骨料1091份、粗骨料468份、缓凝减水剂4.504份，膨润土掺量范围为38.2%~55.0%；膨润土的掺量为膨润土用量占水泥用量的重量百分比，膨润土浆液的浓度为10%，稳定剂含量为膨润土用量的2.6%；其施工要求的配合比目标参数为：无侧限抗压强度值为1~1.5MPa、弹性模量为100~500MPa、渗透系数小于1×10-8m/s、最小应变量为2%~3%、坍落度为200~250mm、扩散度为400~500mm。
5.一种由权利要求1所述的方法得到的高塑性混凝土，其特征在于，所述高塑性混凝土的重量配合比为水泥249份、细骨料998份、粗骨料428份、缓凝减水剂3.992份，膨润土掺量范围为11.5%~16.0%；膨润土的掺量为膨润土用量占水泥用量的重量百分比，膨润土浆液的浓度为10%，稳定剂含量为膨润土用量的2.6%；其施工要求的配合比目标参数为：无侧限抗压强度值为不大于10MPa、弹性模量为1000~5000MPa、渗透系数小于1×10-8m/s、最小应变量为2%~3%、坍落度为200~250mm、扩散度为400~500mm。
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