泵送U型膨脹防水混凝土的試驗研究與實踐

【摘 要】本文首先介紹了原材料及其配合比試驗結(jié)果，然后介紹了泵送U型膨脹防水混凝土施工，最后介紹了幾個特殊部位的細部做法以及高強泵送混凝土施工性能的評價。

【關(guān)鍵詞】泵送U型膨脹防水混凝土；試驗研究；實踐

一、前言

隨著改革開放的深化，建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，近幾年來，U型膨脹混凝土和泵送混凝土已在我國得到廣泛推廣應(yīng)用，并取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。防水混凝土以調(diào)整配合比或加入外加劑來提高自身的密實度和抗?jié)B性，從而達到工程防水的需要。

二、原材料及其配合比試驗結(jié)果

混凝土是一種非勻質(zhì)材料，屬多孔結(jié)構(gòu)，抗拉強度低，易發(fā)生收縮開裂。混凝土的滲水性與混凝土內(nèi)部孔隙及開裂特征有關(guān)。為此，根據(jù)設(shè)計主體結(jié)構(gòu)采用補償收縮混凝土的要求，首先對U型膨脹混凝土進行了調(diào)查選定試驗。

1、原材料

①粗骨料為碎石，山東濟南石場生產(chǎn)。由于泵車的輸送管徑為150mm，碎石最大粒徑確定為40mm。用篩分法進行篩分，（5～20）mm為一級，（20～40）mm為二級，其摻量各為50%，含泥量（Wc）為1%。均符合JGJ 52一2006規(guī)定。②水泥為42.5R普硅水泥，山鋁水泥廠生產(chǎn)。經(jīng)取樣檢定，水泥膠砂強度、安定性、細度均合格。③細骨料通過試驗確定用大沽河產(chǎn)河砂作為細骨料，其級配見表1。該砂為中砂，細度模數(shù)（Mx）為2.6，含泥量（We）為0.9%，空隙率為42%，符合JGJ 52一2006規(guī)定。

④膨脹劑為UEA膨脹劑，壽光生產(chǎn)，參考摻量為水泥用量的12%。⑤減水劑為UNF一5減水劑，天津武清生產(chǎn)，參考摻量為水泥十膨脹劑的6%。

2、配合比

原材料通過試驗確定后，配合比按國家現(xiàn)行的《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ52一2011）方法進行12組混凝土配合比設(shè)計計算，并經(jīng)試驗調(diào)整，擇優(yōu)確定混凝土配合比見表2。配合比中實際UEA摻13.5%，UNF一5摻7%。和5%。，主要解決摻入UEA后混凝土坍落度損失加快的問題。

3、試驗結(jié)果

經(jīng)成型標養(yǎng)28天后試驗，混凝土抗壓強度fc。達38.2MPa，C40達49.3MPa，抗?jié)B均大于S8，符合現(xiàn)行國家規(guī)定和施工工藝要求。

三、泵送U型膨脹防水混凝土施工

1、灌注U型膨脹防水混凝土的澆灌除了要使拌合物充滿整個模型外，還應(yīng)注意拌合物入模時間的均勻性，保持不離析。拌合物自由下落的高度控制在1.sm內(nèi)，超過時，采用爭150的軟管接長下料，軟管沿墻方向每3m布置一道。為保證混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，在后澆帶范圍內(nèi)的每一分塊，除留設(shè)水平施工縫外，做到一次性完成。工程量大的進行分層（層厚控制在30一4c0m）、分段澆筑。待各段主體混凝土灌注42d后，用強度等級提高一級的微膨脹混凝土灌注后澆帶施工縫.

（一）、混凝土泵送施工。正常泵送時，泵送必須連續(xù)進行，一般不停頓，若有運轉(zhuǎn)不正常的情況，可放慢泵送速度。在混凝土供應(yīng)不及時時，寧可降低泵送速度，也必須保持連續(xù)泵送，但慢速泵送的時間不可超過從攪拌到澆筑的許可的延續(xù)時間。短時間停泵，再運轉(zhuǎn)時必須注意觀察壓力表，過渡到正常泵送。在長時間停泵時，要每隔4-5min開泵一次，使泵正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)各兩個沖程。同時開動料斗中的攪拌器，使之?dāng)嚢?-4轉(zhuǎn)，以避免混凝土離析。如果是混凝土泵車，澆筑軟管要對準料斗，使混凝土進行循環(huán)。如果停泵時間超過30-45min，要根據(jù)氣溫、坍落度確定，應(yīng)把混凝土從泵和輸送管中清除。

（二）、超高泵送混凝土。超高泵送混凝土對原材料的選擇、配合比的設(shè)計、摻合料的科學(xué)合理使用、混凝土的可泵性都有特殊的技術(shù)要求，按照工程性質(zhì)及特點、工程量的大小、泵送高度等要求而對機具配備、布管工藝、澆筑入模直至養(yǎng)護等也有嚴格的技術(shù)標準。

同時，新拌混凝土從出機到施工現(xiàn)場入模期間混凝土的坍落度有一定的損失，坍落度損失的量由于使用的外加劑及配合比的不同及泵送距離的不同而各不相同。通常在泵送前后坍落度隨著泵送距離的增加損失量相應(yīng)增加。

在泵送過程中，若提高泵壓容易發(fā)生脫水而使混凝土與管壁的摩擦增大，混凝土的料溫可能上升而影響其坍落度；泵送前后含氣量的變化也不容忽視，通常泵送前后含氣量的變化在-0.2%～-1.5%。這些影響因素對新拌混凝土以及硬化后的混凝土均有一定的影響，怎樣保持泵送前后混凝土的勻質(zhì)性，使其變化盡量小，這是超高泵送混凝土的重要問題。超高泵送混凝土的配制必須考慮新拌混凝土的整體性、流動性與泵送性的關(guān)系。因其高層建筑部分結(jié)構(gòu)配筋稠密，環(huán)境不允許振搗，混凝土一定要具有自密實能力，既可達到泵送、密實，也不沉降分層，硬化后的混凝土具有理想的力學(xué)性能和變形性能，主要包括抗壓強度、彈性模量、收縮、徐變等耐久性能。一般而言，超高泵送混凝土的坍落度值適合在180～200mm之間，水灰比適合在0.4～0.6之間，砂率適合在38%～45%之間，最少水泥用量適合在300kg/m3。

2、振搗采用插入式和平面式兩類型振動器，振搗方法采用垂直與斜向“快插慢拔”操作?；炷练謱庸嘧r，其層厚不超過振動棒長的1.25倍，并插入下層表面。振搗時間為29～305s，使用高頻振動器時，最短不應(yīng)少于105s，但應(yīng)視振搗混凝土表面下沉、氣泡、灰漿來判斷。為避免漏振，采用“行列式”和“交錯式”插點振搗，每次移動位置的距離不大于振動棒作用半徑R的1.5倍。灌注墻體混凝土?xí)r，對于40om厚的墻，可沿墻中心線的方向單列排列。灌注墻體厚為60cm，則沿墻長方向兩行排列，但必須滿足振動棒靠模板的距離為0.5R（R：振墻棒作用半徑）.灌注混凝土柱時（柱為60mmx6mm的方柱），在滿足模板與振動棒距離時，每層4個插點。

3、養(yǎng)護與拆模為保證防水混凝土的抗摻性能，采取設(shè)專人進行早期養(yǎng)護?；炷翝仓?h～6h立即覆蓋麻袋或草袋，并澆水濕潤養(yǎng)護14晝夜（密肋樓板養(yǎng)護除外），平均氣溫應(yīng)高于5℃。低于5℃時不得灑水養(yǎng)護，應(yīng)采取保溫措施。待混凝土強度達到設(shè)計強度的70%后，而且混凝土表面溫度與環(huán)境溫度差不超過15℃時才能拆模。

四、幾個特殊部位的細部做法

1、預(yù)埋鐵件的防水作法。用加焊止水鋼板的方法既簡便又可獲得一定防水效果。在預(yù)埋鐵件較多較密的情況下，可采用許多預(yù)埋共用一塊止水鋼板的作法。施工進應(yīng)注意將鐵件及止水鋼板周圍的混凝土澆搗密實，保證質(zhì)量。

2、穿墻管道防水處理。套管加焊止水環(huán)法是常用的方法之一。在管道穿過防水混凝土結(jié)構(gòu)處預(yù)埋套管，按圖將位置尺寸找準，給予臨時固定，然后一端以封口鋼板將套管及穿墻管焊牢，再從另一端將套管與穿墻管之間的縫隙以防水材料（防水油膏等）填滿后用封口鋼板封堵嚴密。

3、后澆縫。后澆縫是一種混凝土剛性接縫，這種接縫施工簡便，且易保證接縫質(zhì)量?？膳c留置施工縫結(jié)合起來，施工更加方便。為了保證抗?jié)B性能，要做到：①后澆部位的混凝土應(yīng)采用補償收縮混凝土；②后澆混凝土與兩側(cè)先澆混凝土的施工間隔時間至少六個星期。這期間兩側(cè)混凝土的體積收縮變形已趨于穩(wěn)定，后澆混凝土因膨脹而與兩側(cè)混凝土相接密合，成為整體的無變形縫的結(jié)構(gòu)；③后澆縫澆筑前將兩側(cè)混凝土表面鑿毛，清洗干凈，保持濕潤，再行澆筑后，應(yīng)保持濕潤養(yǎng)護

五、高強泵送混凝土施工性能的評價

1、評價方法。在現(xiàn)代的高強泵送混凝土施工中，混凝土拌合物必須要具備良好的工作性，才能夠使施工時操作更加方便，并且也便于確保施工的質(zhì)量。傳統(tǒng)的混凝土的工作性是可塑性和稠度以及易修飾性的總稱。而對于高強泵送混凝土來說，工作性還應(yīng)包括充填性、可泵性和穩(wěn)定性（即抗泌水和抗離析性）等概念。因此，在評價高強混凝土拌合物的工作性時，就不能只考察用以表證流動性的坍落度值。由于目前尚沒有評價混凝土工作性的統(tǒng)一方法和標準，本研究中，借鑒了國外的一些評價方法和試驗中摸索出來的方法。坍落度（Sl）與擴展度（Slf）之比值（Sl/Slf）。所謂坍落流動度即拌合物坍落穩(wěn)定時所鋪展的直徑。一般認為，坍落度（Sl）與坍落流動度（Slf）之比值（Sl/Slf）約等于0.4時，拌合物工作性好。

L―流動值（Lf）。測L―流動值的試驗。試驗前用濕布濕潤L型儀內(nèi)壁，并把L型儀置于水平位置，將混凝土拌合物用小鏟緩慢裝入豎箱內(nèi)，裝滿后用抹刀抹平。然后，上提擋板，從上提擋板時開始計時，量取2min時混凝土拌合物流動的長度Lf。一般認為Lf在500mm―700mm范圍內(nèi)，其拌合物的工作性好。

充填性試驗。用U型儀評價混凝土充填性能。U型儀分左右兩腔，中間有距底板一定距離的隔板分開，并用擋板擋住間隙。試驗前用濕布濕潤兩腔內(nèi)壁，試驗時，將混凝土拌合物緩慢加入左側(cè)腔內(nèi)，加滿后用抹刀抹平。上提擋板，混凝土拌合物從底部間隙流過，從上提擋板開始計時。測量2min時兩腔混凝土拌合物頂面高差△h，若△h≤25mm，拌合物充填性良好。

抗離析性能試驗。按充填性試驗測得兩腔混凝土拌合物頂面高差小于25mm的條件下，將兩腔內(nèi)混凝土拌合物分別稱重得H1和H2，并用5mm篩篩去砂漿，將粗骨料上的砂漿用水洗干凈，用毛巾將粗骨料擦至飽和面干，再分別稱重G1和G2后，計算△G兩腔粗骨料含量誤差百分比。

保塑性試驗。保塑性試驗是用以評價混凝土拌合物流動性隨時間延續(xù)而逐漸降低程度的指標。新拌混凝土拌合物即使?jié)M足上述①、②、③和④所規(guī)定的指標要求，而保塑性不好，那么在實際工程中也難以組織施工。拌合物保塑性的評價方法是：將拌合物制作好后，放在溫度為20±3℃，濕度為90%以上的環(huán)境下靜止60min后，再將拌合物放入強制式攪拌機中攪拌60S，按上述①、②、③和④方法重新評價Sl/Slf、Lf、△h和△G值，若上述各值均在規(guī)定的范圍內(nèi)，則認為拌合物的保塑性良好。

2、評價結(jié)果。依據(jù)上述規(guī)定的評價方法，對最終確定的各等級混凝土拌合物進行施工性能評價，上述各配比配制的混凝土不僅能滿足各等級強度指標要求，也能滿足施工技術(shù)要求。

六、結(jié)束語

泵送混凝土應(yīng)具有良好的流動性和粘聚性，即要求混凝土拌合物有較好的可泵性。優(yōu)選原材料，合理選用外加劑，可以提高混凝土的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]高性能混凝土研討暨混凝土施工新技術(shù)交流會論文集，中國鐵道建筑總公司，2010.2

[2]JGJ55-2011普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[s]