水工特細(xì)砂泵送混凝土壓力泌水率的應(yīng)用

趙玉新 李云鵬

（黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江 哈爾濱 150080）

1 前言

采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行壓力泌水、坍落度以及抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，研究原材料包括砂的細(xì)度模數(shù)、粗骨料級(jí)配、粉煤灰摻量、減水劑摻量和配制參數(shù)如水灰比、單位用水量、砂率等對(duì)混凝土壓力泌水率特性的影響。同時(shí)結(jié)合工程實(shí)際，分析研究特細(xì)砂泵送混凝土在水庫(kù)溢洪道工程中的應(yīng)用。

2 混凝土可泵送性評(píng)價(jià)方法選擇

普通混凝土工作性是用和易性表示的，泵送混凝土施工中，混凝土可泵性能則用可泵性表示?；炷恋目杀眯苑从车氖潜盟蛪毫ο禄炷涟韬衔镌诠艿乐型ㄟ^(guò)并達(dá)到澆筑點(diǎn)的能力，包括混凝土拌合物在泵腔內(nèi)易于流動(dòng)，以充滿所有空間有良好的粘聚性、保水性、在泵送過(guò)程中不分層、不離析、不泌水混凝土拌合物與管壁之間以及混凝土內(nèi)摩擦阻力較小?；炷辆哂辛己玫目杀眯允腔炷帘盟褪┕さ那疤帷?guó)內(nèi)外對(duì)混凝土的可泵性的研究都很重視。各種高性能的混凝土化學(xué)外加劑包括緩凝劑、減水劑等的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得人們可以隨意地改善混凝土的工藝性能，大大提高了混凝土的可泵性同時(shí)，人們也重視使用性能各異的地方材料來(lái)配制泵送混凝土。利用外加劑與外摻料的雙摻技術(shù)，人們已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)混凝土、高強(qiáng)混凝土甚至和水下不分散混凝土等特種混凝土以及嚴(yán)寒氣候條件下的泵送施工。評(píng)價(jià)可泵性，目前尚無(wú)統(tǒng)一方法。從理論上講，用同軸回轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量拌合物的屈服力和粘度系數(shù)，可以從根本上揭示拌合物性能，評(píng)價(jià)可泵性，但這種方法測(cè)試?yán)щy，不利于工程應(yīng)用。評(píng)價(jià)新拌混凝土可泵性的方法主要可歸結(jié)為:

2.1 坍落度

對(duì)中、低強(qiáng)度等級(jí)的泵送混凝土，目前常用坍落度試驗(yàn)并輔以目測(cè)的方法來(lái)評(píng)價(jià)新拌混凝土的可泵性。該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，適用于現(xiàn)場(chǎng)操作，所以得到普遍應(yīng)用?？杀眯院玫幕炷涟韬衔锉仨毦哂幸欢ǖ奶涠龋涠冗^(guò)小則混凝土與管壁阻力太大，容易產(chǎn)生堵管坍落度過(guò)大，雖然流動(dòng)性增加，泵壓降低，但拌合物離析嚴(yán)重。合理的坍落度則要根據(jù)泵送距離、泵送高度、氣溫及對(duì)混凝土的其他要求而定。值得注意的是，用坍落度實(shí)驗(yàn)來(lái)衡量泵送混凝土的可泵性也存在一些不足之處。首先，坍落度試驗(yàn)雖可采用目測(cè)的方法來(lái)觀察拌合物的粘聚性，但并不能真實(shí)地反映泵送混凝土在泵送壓力作用下混凝土拌合物的粘聚性。其次，坍落度值反映的是拌合物在自重作用下克服剪切應(yīng)力而坍陷的程度，對(duì)中、低強(qiáng)度等級(jí)的泵送混凝土，坍落度試驗(yàn)在很大程度上可以評(píng)價(jià)混凝土的可泵性，但對(duì)水膠比低、膠結(jié)料用量大的高強(qiáng)泵送混凝土來(lái)說(shuō)，拌合物的粘性很大，對(duì)可泵性有很大影響。實(shí)驗(yàn)表明，不同配比的高強(qiáng)泵送混凝土，即使最終坍落度相同，其泵送難易往往呈現(xiàn)較大的差異。因此，用單一的坍落度試驗(yàn)不能全面反映高強(qiáng)泵送混凝土的可泵性。

2.2 壓力泌水

壓力泌水是加壓條件下衡量新拌混凝土粘聚性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，混凝土拌合物壓力泌水比常規(guī)的泌水更符合泵送混凝土實(shí)際。近幾年來(lái)，許多研究者應(yīng)用壓力泌水實(shí)驗(yàn)，測(cè)量一定壓力下拌合物的泌水量、相對(duì)泌水率來(lái)輔助反映泵送混凝土的可泵性，取得滿意的效果。用泌水量來(lái)衡量混凝土的粘聚性時(shí)，通常測(cè)出秒和秒時(shí)的泌水量。

2.3 坍落擴(kuò)展度

在做坍落度試驗(yàn)時(shí)，除能測(cè)得混凝土拌合物下坍高度坍落度外，還能測(cè)出拌合物水平擴(kuò)展流動(dòng)圓圈的直徑，此即坍落擴(kuò)展度。當(dāng)坍落度在以下時(shí)，高強(qiáng)混凝土和普通混凝土，坍落度與坍落擴(kuò)展度的關(guān)系大體相似。但當(dāng)坍落度時(shí)，即使兩者的坍落度相同，但高強(qiáng)混凝土的坍落擴(kuò)展度降低了。因此，對(duì)粘性大的高強(qiáng)泵送混凝上，除了用坍落度來(lái)反映流動(dòng)性外，還宜用坍落擴(kuò)展度來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的稠度。在一定程度上，坍落擴(kuò)展度越大，稠度越小、泵送混凝土的壓力損失越小，越有利于泵送。

2.4 倒坍落筒的流下時(shí)間

坍落度速度實(shí)際上可以反映高強(qiáng)泵送混凝土的粘性大小，但由于流速的逐漸減慢，流動(dòng)停止時(shí)間測(cè)量的人為誤差大，無(wú)法真實(shí)反映其粘性大小。實(shí)際工程中，可用“倒坍落筒”方法，通過(guò)流下時(shí)間來(lái)測(cè)量拌合物的流動(dòng)速度，進(jìn)而反映其粘性。流下時(shí)間越長(zhǎng)，拌合物的流速越慢，拌合物的粘性越大。該方法便于準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，精確度高，復(fù)演性強(qiáng)、設(shè)備簡(jiǎn)單、便于推廣。

3 原材料性能對(duì)壓力泌水率的影響

3.1 砂的細(xì)度模數(shù)對(duì)壓力泌水率的影響

砂是混凝土中重要組成部分之一，砂的粗細(xì)程度對(duì)混凝土的拌制具有很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。研究砂的細(xì)度模數(shù)對(duì)壓力泌水率的影響對(duì)了解特細(xì)砂混凝土的工作性能來(lái)說(shuō)也是十分必要的，現(xiàn)將試驗(yàn)結(jié)果及分析匯總?cè)缦隆?/p>

(1)各水平試驗(yàn)配合比;擬定配合比參數(shù)為水灰比，砂率，粗骨料二級(jí)配，中石小石，坍落度控制在一以內(nèi)，要求強(qiáng)度達(dá)到，分別測(cè)量各細(xì)度模數(shù)水平下特細(xì)砂混凝土的壓力泌水率。

(2)試臉結(jié)果及分析；當(dāng)砂率不變，特細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)增大壓力泌水率增大。

3.2 粗骨料級(jí)百山時(shí)壓力泌水率的影響

粗骨料對(duì)混凝土的可泵性影響很大，卵石骨料的可泵性最好。良好的骨料級(jí)配使混凝土骨料間的空隙率減小，從而可以以較小的水泥用量及砂率獲得最好的可泵性，這對(duì)特細(xì)砂混凝土壓力泌水率的研究具有重要意義。

3.3 粉煤灰滲量對(duì)壓力泌水率的影響

粉煤灰比重小，體積相對(duì)較大，摻加粉煤灰能夠增加灰漿體積，而且粉煤灰的圓形球體結(jié)構(gòu)在混凝土中相當(dāng)于滾珠作用，這些均對(duì)改善特細(xì)砂混凝土的和可泵送性是非常有利的。隨著粉煤灰摻量的增大，特細(xì)砂混凝土的壓力泌水率逐漸減小，泌水量總體上也減少。這可以理解為由于粉煤灰的平均粒徑比水泥顆粒小，其微細(xì)顆粒均勻分布在水泥漿內(nèi)，填充孔隙，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，增大了混凝土的密實(shí)度，進(jìn)而使混凝土泌水速度明顯減慢，而且泌水量減少，體現(xiàn)出良好可泵性。

3.4 減水劑接量對(duì)壓力泌水率的影響

減水劑減水劑能使水泥漿的凝聚結(jié)構(gòu)變化成分散性結(jié)構(gòu)，從而提高了流動(dòng)性。若保持新拌混凝土的流動(dòng)性不變，使用減水劑可以大大減少拌和用水量，從而改善混凝土的穩(wěn)定性，提高強(qiáng)度及密實(shí)性。若保持混凝土的強(qiáng)度不變，則可以節(jié)省水泥用量。減水劑摻量變化時(shí)，除坍落度不滿足要求外，其他各因素水平的混凝土拌合物均滿足坍落度的要求。減水劑摻量在間逐漸增大時(shí)，混凝土的壓力泌水率先減小后增大。當(dāng)減水劑摻量時(shí)，壓力泌水率最小，此為減水劑的最優(yōu)摻量。

4 配置參數(shù)對(duì)壓力泌水率的影響

4.1 水灰比對(duì)壓力泌水率的影響

隨著水灰比的增加，10秒的相對(duì)泌水率是增大的.水灰比決定水泥漿的稠度，在用水量不變的情況下，增大水灰比會(huì)使拌和物的流動(dòng)性增大。當(dāng)水灰比超過(guò)0.35時(shí)，10秒相對(duì)泌水率增加的趨勢(shì)平緩。

4.2 單位用水量對(duì)壓力泌水率的影響

固定水灰比在0.32，粗集料為連續(xù)碎石，外加劑為水泥質(zhì)量的，單位用水量在160～190范圍內(nèi)變化，塌落度控制在180左右，可以看出，隨單位用水量的增加而增加。因?yàn)樗酀{賦予混凝土拌和物一定的流動(dòng)性，在水灰比不變的情況下，用水量大，單位體積內(nèi)水泥漿愈多，混凝土拌和物的流動(dòng)性愈大。砂石和水泥所能吸附水分有一個(gè)限度，增大用水量，必使其泌水率增大。

4.3 砂率對(duì)壓力泌水率的影響

壓力泌水率隨砂率增大而增大。當(dāng)砂率過(guò)大時(shí)，集料的孔隙率和比總面積增大，在水泥漿用量一定的條件下，拌合物就顯得干稠，流動(dòng)性小。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)砂率不變，特細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)增大壓力泌水率增大。這可能因?yàn)榧?xì)度模數(shù)增大，砂的粒徑隨著增大，總表面積則相應(yīng)減小，砂粒表面所需用來(lái)包裹的水泥漿量就減少，則水泥漿除去包裹骨料和填充空隙的富余量就增多的緣故。采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行壓力泌水、坍落度以及抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，研究原材料包括砂的細(xì)度模數(shù)、粗骨料級(jí)配、粉煤灰摻量、減水劑摻量和配制參數(shù)如水灰比、單位用水量、砂率等對(duì)混凝土壓力泌水率特性的影響。同時(shí)結(jié)合工程實(shí)際，分析研究特細(xì)砂泵送混凝土在水庫(kù)溢洪道工程中的應(yīng)用。

[1]張?zhí)A.特細(xì)砂的應(yīng)用問(wèn)題淺析，西部探礦工程.2008

[2]李光偉.水工特細(xì)砂混凝土性能試驗(yàn)，水利水電科技進(jìn)展2006

[3]何育文.特細(xì)砂混凝十配合比設(shè)計(jì)及應(yīng)用，人民珠江2006