高流態(tài)混凝土在通榆河泵站中的性能研究與應(yīng)用

許建榮 何錦華

(1.淮海工學(xué)院，江蘇 連云港 222005； 2.江蘇省建筑科學(xué)研究院，江蘇 南京 210000)

高流態(tài)混凝土在通榆河泵站中的性能研究與應(yīng)用

許建榮1何錦華2

(1.淮海工學(xué)院，江蘇 連云港 222005； 2.江蘇省建筑科學(xué)研究院，江蘇 南京 210000)

以通榆河泵站工程為例，通過對高流態(tài)混凝土的試驗研究，確定了科學(xué)合理的高流態(tài)混凝土配合比，解決了通榆河泵站工程平直管底部混凝土澆筑施工難題，為高流態(tài)混凝土在今后工程施工中的推廣應(yīng)用提供了很好的范例。

高流態(tài)混凝土，設(shè)計參數(shù)，配合比，試驗研究

1 概述

通榆河北延送水工程是省委省政府為加快蘇北發(fā)展，促進(jìn)沿海大開發(fā)的一項重大戰(zhàn)略性水源工程。工程自鹽城市濱?？h通榆河大套三站引水，利用已建通榆河及連云港疏港航道，增做部分工程，送水至連云港市贛榆縣，工程總投資14.53億元。其中灌河北泵站是整個北延送水工程中的核心工程，位于灌南縣長茂鎮(zhèn)境內(nèi)，為2級水工建筑物，進(jìn)出水流通道為4根直徑為3.5 m的鋼筋混凝土預(yù)制平直管，長度為120 m，平直管中心距為9 m，平直管中心高程為-16.8 m。平直管底部鋼筋密集，澆筑常規(guī)混凝土不易振搗，工作面窄，施工難度大，不能很好的保證平直管底部的混凝土的澆筑質(zhì)量。高流態(tài)混凝土的顯著特點是不用或基本不用振搗而具有自流密實性，它是將混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，通過添加泵送劑、增稠劑、引氣劑及骨料的配比等來改變混凝土的性能，使混凝土具有低屈服值、足夠粘聚性，達(dá)到和易性好、不泌水、不離析，并充分填充斷面狹窄、配筋密集、異形犄角的部位。本文通過對高流態(tài)混凝土的試驗研究，確定既經(jīng)濟(jì)又滿足要求的最優(yōu)高流態(tài)混凝土配合比。

2 試驗研究

2.1 水泥

根據(jù)有關(guān)合同文件及業(yè)主要求，本工程確定采用響水灌河牌525號中熱硅酸鹽水泥，水泥的各項性能檢驗見表1，化學(xué)成分檢驗結(jié)果見表2。

表1 水泥各項性能檢驗結(jié)果表

表2 水泥化學(xué)成分檢驗結(jié)果表 %

2.2 粉煤灰

粉煤灰選用新海電廠Ⅰ級灰，品質(zhì)檢驗結(jié)果見表3。

表3 粉煤灰品質(zhì)檢驗結(jié)果表 %

2.3 骨料

1)細(xì)骨料。

選用郯城細(xì)骨料砂，其質(zhì)量檢驗結(jié)果見表4。

表4 細(xì)骨料質(zhì)量檢驗結(jié)果表

2)粗骨料。

選用連云港大島山人工碎石，其質(zhì)量檢驗結(jié)果見表5。

表5 粗骨料質(zhì)量檢驗結(jié)果表

2.4 外加劑性能檢驗

外加劑經(jīng)篩選選擇了江蘇省建筑科學(xué)研究院生產(chǎn)的JM-Ⅱ泵送劑和河北省石家莊的DH9引氣劑，其性能檢驗見表6。

表6 泵送劑及引氣劑性能檢驗結(jié)果表

2.5 高流態(tài)混凝土配合比設(shè)計參數(shù)選擇試驗

1)高流態(tài)混凝土設(shè)計指標(biāo)。

按照《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定及施工合同文件要求，高流態(tài)混凝土配合比設(shè)計指標(biāo)如下：

a.高流態(tài)混凝土標(biāo)號為R90300D250S10，坍落度為25 cm～27 cm。

b.強(qiáng)度保證率P=90%，保證率系數(shù)為1.28，離差系數(shù)為0.15。

2)骨料級配選擇試驗。

采用人工碎石最大粒徑為31.5 mm，二級配。為保證混凝土有較高的流動性、和易性，防止混凝土拌合物坍落度損失大、離析、泌水、填充性差等現(xiàn)象，減少粗骨料中粒徑碎石的比例，經(jīng)試驗確定粗骨料按小粒徑碎石與中粒徑碎石的比為65∶35選用較適宜。為了減少骨料分離，經(jīng)過試驗確定砂率從44.3%提高到46%。

3)外加劑摻量選擇試驗。

為滿足混凝土拌和物的流動性、和易性及泌水性，對泵送劑適宜摻量進(jìn)行了選擇試驗，其試驗結(jié)果見表7。

表7 JM-Ⅱ泵送劑增量選擇試驗結(jié)果表

由表7試驗結(jié)果可以看出，JM-Ⅱ泵送劑摻量為0.6%，0.7%，0.75%時混凝土拌合物的和易性均能滿足要求，但JM-Ⅱ泵送劑摻量0.75%時后期強(qiáng)度高于0.6%，0.7%摻量，經(jīng)分析比較，選用0.75%摻量效果最好。

為進(jìn)一步保證混凝土拌合物和易性、粘聚性，防止混凝土離析現(xiàn)象的發(fā)生，再次摻用了增稠劑。摻入增稠劑后，為檢驗不同摻量下的混凝土和易性，對JM-Ⅱ泵送劑和增稠劑不同摻量的混凝土粘聚性、和易性進(jìn)行了試驗，結(jié)果見表8。

表8 增稠劑摻量試驗結(jié)果表

由表8結(jié)果說明增稠劑與JM-Ⅱ泵送劑和DH9引氣劑三者共同摻用無不良反應(yīng)，增稠劑的摻用使混凝土的和易性、粘聚性進(jìn)一步得到提高。試驗結(jié)果還說明當(dāng)摻入0.75%減水劑和1.2%增稠劑及0.007%引氣劑時混凝土和易性好、粘聚性好，無析水現(xiàn)象。能夠帶動較大粒徑碎石，使混凝土擴(kuò)散度能達(dá)到設(shè)計要求。

4)混凝土拌合物坍落度試驗。

為滿足施工要求，必須保證混凝土拌合物的坍落度損失小，為此進(jìn)行了坍落度損失試驗，結(jié)果見表9。

表9 高流態(tài)混凝土拌合物坍落度損失試驗結(jié)果表

從表9結(jié)果可看出在0.75%摻量下，混凝土拌合物的坍落度和擴(kuò)散度損失都很小，完全可以滿足施工的需要。

2.6 高流態(tài)混凝土自流密實度試驗

為驗證混凝土的性能是否滿足現(xiàn)場施工要求，進(jìn)行了自流密實度試驗。試驗采用尺寸為長×寬×高=10 cm×10 cm×10 cm；長×寬×高=15 cm×15 cm×15 cm；長×寬×高=75 cm×60 cm×15 cm三組模具，并分別放置鋼筋、平直管、異形鋼架在模具內(nèi)，在模具上方連接一個高于模具高度的灌注口，模具混凝土的試件成型過程模擬了施工現(xiàn)場的特點，即混凝土充填到模具過程，首先靠自重作用向下流淌、擴(kuò)散，混凝土的排水方式為自由泌水，當(dāng)模具充填飽滿后，自由泌水轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨碇亓τ袎号潘够炷林卸嘤嗟乃诌M(jìn)一步地排出，逐步減小拌合物的流動性，并且通過通氣孔觀察混凝土的流動狀況。揭開模具觀察，發(fā)現(xiàn)高流態(tài)混凝土通過自流，完全充滿了模具，密實度很好，無骨料分離、離析等現(xiàn)象。

2.7 高流態(tài)混凝土配合比試驗結(jié)果

高流態(tài)混凝土對0.75%摻量的配合比采用150 L的自落式攪拌機(jī)進(jìn)行拌和，翻拌均勻成型，檢驗高流態(tài)混凝土的設(shè)計力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)、耐久性和變形性能、抗凍和抗?jié)B等設(shè)計指標(biāo)，進(jìn)行了成型、養(yǎng)護(hù)和試驗，其試驗結(jié)果見表10～表12。

表10 高流態(tài)混凝土強(qiáng)度試驗結(jié)果

表11 高流態(tài)混凝土彈拉模量和極限拉伸試驗結(jié)果

表12 高流態(tài)混凝土抗凍和抗?jié)B試驗結(jié)果

從表10～表12試驗結(jié)果分析，小粒徑碎石與中粒徑碎石的比為65∶35，JM-Ⅱ泵送劑摻量采用0.75%，1.2%的增稠劑時混凝土拌和物的流動性、和易性、充填性較好，能有效減少并防止高流態(tài)混凝土離析、骨料分離的發(fā)生，同時抗壓強(qiáng)度、抗凍性、抗?jié)B性均達(dá)到設(shè)計要求。

1.8 高流態(tài)混凝土配合比選用

根據(jù)以上試驗結(jié)果，高流態(tài)混凝土配合比的主要參數(shù)，如水膠比、坍落度、擴(kuò)散度、粉煤灰摻量、外加劑的摻量及小石與中石的比例等指標(biāo)，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析比較，表13能夠滿足高流態(tài)混凝土的各項性能指標(biāo)。

表13 高流態(tài)混凝土施工配合比

3 結(jié)語

1)高流態(tài)混凝土澆筑工藝很好的解決了施工面窄，鋼筋密集，不易振搗部位的工程施工。

2)高流態(tài)混凝土通過對配合比的優(yōu)化，解決了混凝土在澆筑過程中骨料分離、離析等現(xiàn)象，工程質(zhì)量得到很好的控制。

3)高流態(tài)混凝土替代常態(tài)混凝土澆筑，施工工藝簡單，減少人工投入，澆筑速度快，有利于縮短工期。

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Study on high fluidity concrete performance and its application in Tongyu river pump station

Xu Jianrong1He Jinhua2

(1.HuaihaiCollegeofIndustry,Lianyungang222005,China;2.JiangsuAcademyofBuildingScience,Nanjing210000,China)

Taking Tongyu river pump station engineering as an example, through experimentally studying the high fluidity concrete, the paper determines scientific and rational high fluidity concrete mixing proportion, and solves smooth-fined pipe bottom concrete grouting difficulties of Tongyu river pump station engineering, which has provided a good example for promoting high fluidity concrete into engineering construction.

high fluidity concrete, design parameter, mixing proportion, experimental research

1009-6825(2015)32-0107-03

2015-08-31

許建榮(1972- )，男，高級工程師

TU528

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