随着混凝土技术的不断进步，人们期望混凝土具有更优异的性能，如高强度、高工作性和高耐久性。高性能混凝土的出现引起了国内外学者及工程师的兴趣，并且已经应用在海工结构、高层建筑、高架桥和防渗墙工程中。国内对高强高性能混凝土的研究及应用起步较晚，但是近十年来高性能混凝土的研究和应用发展非常迅速，新型聚羧酸外加剂的出现促进了高性能混凝土的发展。
与萘系、蜜胺类外加剂相比，新型聚羧酸系减水剂的作用机理有所不同，其具有梳形分子结构，主链上带有多个活性基团，并且极性较强，侧链带有亲水的活性基团。主链吸附于水泥粒子表面，通过电荷排斥将水泥粒子与水分开；侧链对水泥粒子和水进行空间阻隔，达到极高的减水率，并增加混凝土的黏聚性，改善混凝土的匀质性。主链越长、侧链越短的外加剂保持性能越好；主链越短、侧链越长的外加剂减水率越高；生产时可通过调整主链和侧链的长度，满足不同的混凝土工作性、保持性能和混凝土的黏度要求。由于主链并不将水泥粒子表面全部覆盖，因此未覆盖部分可进行水化，随着碱度的增加，破坏了电荷排斥和空间阻隔，水泥可迅速水化，所以此种类型的外加剂既有较长的工作性保持性能，又不影响混凝土的正常凝结。正是由于其特殊的作用机理，在较低掺量的情况下能够极大地提高和有效地控制混凝土的工作性，混凝土塑化能够保持更长的时间，混凝土拌合物像液体样柔软，混凝土内聚力强(不离析、分散或泌水)，同时可以根据需要调整凝结时间和含气量。硬化后的混凝土具有高强、低收缩、低渗透性，具有较好的抗碳化和化学侵蚀性及均匀一致的混凝土表面。
本文阐述了使用聚羧酸外加剂，粉煤灰、矿渣和硅灰作为掺合料，制备C80高性能混凝土，并探讨了掺合料的掺量、砂率变化对混凝土和易性及强度的影响。
试验原材料
原材料选用珠江水泥有限公司粤秀P·II42．5R水泥；台山电厂I级粉煤灰，黄埔电厂II级粉煤灰；韶钢嘉羊新型材料有限公司S95级磨细矿渣粉；中砂细度模数为2．5，中粗砂细度模数为2．9；佛山管桩厂生产用5～25毫米花岗岩碎石；水为自来水；广东瑞安科技实业有限公司生产的LS-JS聚羧酸超塑化剂。
试验结果及分析
1.粉煤灰和矿渣掺量变化对C80混凝土和易性及强度的影响。
当粉煤灰掺量较低(15%)时，随着矿渣掺量的提高，混凝土黏性增大，和易性变差；而在粉煤灰掺量提高(20%)后，矿渣对混凝土和易性的影响不明显；随着粉煤灰掺量的提高，混凝土黏性降低，和易性得到改善；当粉煤灰及矿渣总量提高时，混凝土早期强度(3天)有明显降低，但对后期强度(28天)的影响不明显。这是因为粉煤灰微颗粒的比表面积较大，且颗粒较圆滑，其滚珠效应的发挥使得混凝土和易性得到改善，而矿渣的表面特性会造成混凝土离散性较大，保水性差，浆体下沉，导致混凝土黏性增大；粉煤灰与矿渣的缓凝作用使得混凝土早期强度降低，但对后期强度影响较小。
2.细度模数及砂率的变化对C80混凝土和易性及强度的影响。
固定用水量为136千克/平方米；外加剂用量为8.8千克/立方米；使用黄埔电厂II级灰；前三组为细度模数2．5的中砂，后两组为细度模数2．9的中粗砂。试验结果如表3所示。由结果可以看出，随着混凝土砂率从40.5%～42.5%的逐渐提高，河砂对粗骨料的包裹性提高，混凝土的黏性逐渐降低，和易性得到改善，混凝土的流动性也随之提高；当采用细度模数2．9的中粗砂，砂率为41．5%时，混凝土和易性一般，黏聚性及包裹性均不佳，l小时后甚至有少量泌水，而当砂率提高至43．5%时，则情况得到明显改善，混凝土和易性较好；在保证和易性一致的情况下，细度模数变化对混凝土和易性及强度的影响不明显。
3.硅灰掺量对C80混凝土性能的影响。
采用细度模数约为2．9的中粗砂进行试验，考察了粉煤灰单掺，粉煤灰与矿渣及矿渣与硅灰双掺对C80混凝土和易性及强度的影响，试验配合比及结果如表4、表5所示。从表4、表5中的数据可以看出，硅灰的掺入明显地降低了混凝土的黏性，和易性优于单掺粉煤灰及粉煤灰和矿渣双掺的混凝土，且随着硅灰掺量的增加，混凝土和易性进一步改善，当硅灰掺量达到20千克/立方米时，混凝土和易性已较理想，即使矿渣掺量达到25%，混凝土黏性也较低；但是，硅灰需水量较高，随着硅灰的掺加及掺量的提高，混凝土用水量也明显增加，在保证相同水灰比的情况下，需提高外加剂的用量，不掺硅灰时，外加剂仅需1．6%就能配制流动性较好的混凝土，硅灰的掺加使外加剂用量增加了0.2%以上，综合考虑，硅灰掺量不宜超过8%。
LS-JS聚羧酸超塑化剂在C80高性能混凝土生产中的应用
LS-JS聚羧酸超塑化剂已在广州第三高楼珠江城、广州天河中央商务区标志性工程太古汇、中山地标性建筑中山国际金融中心及广珠城际轨道交通等多个重点工程中得到应用。太古汇工程大量应用C60泵送混凝土，采用粉煤灰与矿渣双掺，用LS-JS配制的混凝土黏性小，和易性好，两小时流动性基本无损失，混凝土易于泵送，强度发展稳定，28天最低强度大于70兆帕，平均强度大于72兆帕。珠江城和中山国际金融中心工程大量应用了C70、C80及C90大流态泵送混凝土，其中C70混凝土中LS-JS掺量为1．3%～1．5%，C80掺量为1．8%～2．0%；C70、C80均掺加了10～30千克／立方米的硅灰，20%～30%磨细矿渣；采用LS-JS配制的混凝土黏性小，和易性好，2．5小时流动性基本无损失，混凝土易于泵送，强度发展稳定，C70混凝土28天最低强度大于80兆帕，平均强度大于84兆帕；C80混凝土28天最低强度大于92兆帕，平均强度大于96兆帕；混凝土外观均匀、密实，无有害裂缝，得到施工及各方的一致好评。
使用LS－JS聚羧酸超塑化剂，II级以上优质粉煤灰，S95级磨细矿渣及硅灰等材料可配制强度保证率高、性能优良的C80高性能混凝土。所配制混凝土和易性良好，流动性经时损失小，易于泵送施工，混凝土浇筑后外观均匀、密实，无有害裂缝。粉煤灰及硅灰的掺入可明显改善C80混凝土的和易性。
随着粉煤灰掺量的增加，C80混凝土的和易性得以改善，矿渣掺量的增加则降低了混凝土的和易性，粉煤灰及矿渣的掺入较为明显地降低了混凝土的早期强度，且随掺量的增加，3天强度不断降低，但矿渣与粉煤灰替代水泥总量的增加对混凝土28天强度影响不明显。
砂率的提高可降低C80混凝土的黏性，改善混凝土的和易性，提高混凝土流动性；在保证混凝土和易性一致的情况下，不同细度模数的河砂对C80混凝土强度的影响不大。
硅灰的掺入明显降低了C80混凝土的黏性，混凝土和易性明显优于单掺粉煤灰及粉煤灰和矿渣双掺的C80混凝土，但随着硅灰的掺加，需水量也提高，在保持水灰比不变的情况下外加剂掺量明显增加，综合考虑，硅灰掺量不宜超过8%。
