抗硫酸鹽混凝土在引黃入冀補淀工程中的應用

盧代權

抗硫酸鹽混凝土在引黃入冀補淀工程中的應用

盧代權

Kang liu suan yan hun ning tu zai yin huang ru ji bu dian gong cheng zhong de ying yong

抗硫酸鹽混凝土配合比設計和施工過程中，因對石膏粉摻量及其性質認識不足，造成了該類材料固化成型產生氣泡的質量缺陷。通過深入細致的調查研究，付諸實踐進行大量試驗，找到了解決抗硫酸鹽混凝土內實外光的辦法，提出了解決該技術難題的關鍵措施和方法，取得了抗硫酸鹽混凝土施工的成功經驗，本項目的處理僅供處理其它類似工程參考，并針對實際情況予以完善。

一、工程概況

引黃入冀補淀工程是在保障河南、河北沿線部分地區(qū)農業(yè)用水的前提下，為白洋淀實施生態(tài)補水的大型水利工程，沿線受水區(qū)灌溉面積465.1萬畝（河南193.1萬畝，河北272萬畝），輸水渠道總長482km。河南段施工第二標段跨濮陽縣、濮陽市華龍區(qū)、濮陽市高新區(qū)、清豐縣兩縣兩區(qū)，起點位于河南省濮陽縣子岸鄉(xiāng)，終點為清豐縣省界衛(wèi)河倒虹吸進口。渠線范圍25+000～32+400、32+800～2+500，全長57.1km。渠道根據(jù)斷面挖填型式可分為：半挖半填式和全挖方式兩種。

金堤河倒虹吸為引黃入冀補淀工程總干渠穿越金堤河交叉建筑物，進口樁號29+500.4，出口樁號29+778.4，總長度278m。管身長度196m。進口閘室段長12m，漸變段長26m；出口閘室段長12m，漸變段32m。采用箱型結構，一聯(lián)三孔，單孔斷面尺寸3.6×3.8m（寬×高）。本標段地下水屬潛水，主要儲存于第四系粉質壤土、砂壤土和粉細砂孔隙中，地下水埋深有南向北逐漸變深，金堤河與黃河之間地帶地下水埋深2.25～7.2m，地下水位高程為57.87～49.15m，渠水具弱腐蝕性，為解決水的腐蝕性，本結構混凝土采用了抗硫酸鹽混凝土。

二、混凝土主要施工方案

倒虹吸混凝土依照先進行底板澆筑，然后澆筑側墻，最后進行頂板澆筑的施工順序進行。為了避免底板與側墻的折角處產生裂縫，要求底板澆筑時側墻要同時澆筑至下掖角以上的起始層。

混凝土采用臺階法或斜層法分層（根據(jù)氣溫變化選用）澆筑方式施工。入倉混凝土及時平倉，倉內粗骨料聚集時，均勻攤鋪于砂漿較多處，不得用水泥砂漿覆蓋，以免造成內部蜂窩。墻體澆筑時，采用同步澆筑方式，以免出現(xiàn)模板整體受力不均偏移，要求墻體均勻受料，保證混凝土面同步上升，控制混凝土側壓力，避免崩模。

振搗器選用變頻插入式，對有止水的地方適當延長振搗時間。水平止水帶在止水帶下部混凝土填滿后才進行上部澆筑，施工時現(xiàn)場設專人看護。垂直止水帶兩邊同時受料，避免出現(xiàn)止水帶扭曲、歪斜和位移。振搗棒的插入深度，在振搗第一層砼時，以振搗器頭部不碰到基巖或老砼面，但相距不超過5cm為宜。振搗時間以砼不再顯著下沉、水分和氣泡不再逸出并開始泛漿為準。振搗器的插入間距控制在振搗器有效作用半徑 1.5倍以內。振搗砼時嚴防漏振現(xiàn)象的發(fā)生，同時避免振搗過度，對下掖角處的澆筑模板外側設附著式振搗器，振搗操作嚴格遵循施工規(guī)范要求。

三、研究課題的提出

金堤河倒虹吸工程為新建穿渠構筑物，要求混凝土采用抗硫酸鹽水泥拌制，以滿足構筑物抗腐蝕的作用?？沽蛩猁}混凝土因內摻石膏粉，混凝土拌制和澆筑成型過程中，因混凝土內部產生大量氣泡無法排除，影響工程施工

質量，致使工程施工嚴重受阻。為此，業(yè)主要求施工單位組織技術研究和攻關，現(xiàn)場經過10余次配合比調整并模擬澆筑，但處理效果收效甚微。試驗過程中存在的問題及處理難度主要有以下幾個方面：

1.混凝土拌制后，砂漿粘度明顯大于普通混凝土，混凝土流動度和擴展度偏小，混凝土振搗難度加大，采取常規(guī)振搗方法達不到密實要求；加強振搗后，不僅達不到密實要求，而且還造成過振影響混凝土強度。

2.混凝土在振搗過程中，氣泡由混凝土內部上升到混凝土表面后，因氣泡表面張力大，需人工輔助破裂，增加了施工難度和成本，且施工質量不能得到保證。

3.混凝土拌制后極易產生“假凝”形象，拌制后靜置5～10min后，混凝土塌落度損失約6cm，嚴重影響泵送混凝土施工速度。

4.倒虹吸底板腋角部位澆筑混凝土時，因人工輔助引氣困難，經數(shù)次工藝改進后，混凝土成型仍存在大量的氣泡和水泡，嚴重影響混凝土外觀質量。

四、項目的技術原理和關鍵技術

1.工藝方法選擇

抗硫酸鹽混凝土受水泥內摻石膏的影響，混凝土拌制后塌落度損失過大，影響泵送混凝土施工進度，泵送過程中極易堵管，易形成倉面冷縫，造成質量事故。為緩解混凝土拌制后塌落度損失的影響，在混凝土拌制時，調整投料順序和拌合時間。即先拌制成水泥漿或水泥砂漿（2min），使水泥中的石膏粉充分吸水膨化，然后再加入中、小石，再拌制1min，使混凝土中砂漿“假凝”的現(xiàn)象變成經過膨化的“絮凝”現(xiàn)象，從而達到降低砂漿粘度的目的。

2.材料及配合比選擇

抗硫酸鹽混凝土拌制時，因水泥內摻石膏粉的影響，水泥漿形成時石膏粉大量吸水膨化，因此，保證混凝土拌制時一定的水量成為關鍵，為此，提出了將原配合比中的聚羧酸減水劑調整為普通奈系高效減水劑的設想。金堤河倒虹吸工程砂石骨料為當?shù)厣a，人工砂、混凝土中粗骨料石粉含量、含泥量波動幅度較大，且聚羧酸減水劑對其敏感度較強，因此調整配合比中減水劑成為配合比設計中的必然選擇。

3.模板材料選擇

混凝土的外觀質量和模板材料有密不可分的關系，所以在這種多氣泡混凝土施工中如何選擇模板材料尤為關鍵，尤其是倒虹吸底板腋角部位?；炷镣杆０宀际且环N應用于建筑工程的新型建筑材料，模板布的結構分為表層、中間層、黏附層，混凝土透水模板布的工作原理：澆注混凝土后，在混凝土內部壓力、混凝土透水模板布的毛細作用及震搗棒等共同作用下，混凝土中的氣泡以及部分游離的水分由混凝土內部向表面遷移，并可通過混凝土透水模板布中間層排出，它不僅能消除混凝土表面的氣泡、砂線、砂斑等混凝土質量通病，從而使混凝土形成致密表面，提高混凝土表觀質量；而且能進一步提高混凝土性能，改善混凝土耐久性（防止碳化、減少氯離子滲透），提高混凝土耐磨性、抗凍性、和表面抗拉強度。因此在本工程中采用了此種技術。

五、研究應用

1.通過分析石膏粉水化后擴展度減小，聚羧酸減水劑在拌合物中受細骨料石粉含量及含泥量影響，拌合物拌制后快速塌損的反應機理，提出了調整抗硫酸鹽混凝土配比的設想和改變拌合料投料順序的試驗方案，并經過現(xiàn)場工藝模擬試驗進行了驗證和論證。

2.傳統(tǒng)石膏粉類漿材采用植物油類和乳化劑進行消泡時，因混凝土中水泥的反應致使?jié){材粘度加大，造成混凝土振搗工作量加大，且不易振搗密實。通過對其提前膨化，使之達到“絮化”的目的，減小了該類材料固化成型因膨化反應產生的“假凝”影響，從而減小其固化成型過程中成模缺陷，為解決類似問題的施工，提供了可借鑒的經驗。

3.通過調整抗硫酸鹽混凝土配合比和投料順序后，拌制的混凝土通過振搗，內部氣泡能全部排出和破裂，改變了按原配比設計拌制混凝土時，其內部大量如雞蛋大小的氣泡仍不能破裂的現(xiàn)象，減小了氣泡的表面張力，混凝土的性能得到了優(yōu)化，為類似工程施工提供了新的途徑。

4.混凝土透水模板布在本工程得到了很好的應用，并產生了以下效果：

（1）可以有效減少構件表面混凝土的氣泡，使混凝土更加致密；

（2）可以使混凝土中的部分水分排出而水泥顆粒留在混凝土到頭面，導致數(shù)毫米深的混凝土表面水膠比顯著降低；

（3）使構件表面形成一層富含水化硅酸鈣的致密硬化層。大大提高混凝土表面硬度，耐磨性、抗裂強度、搞凍性，使混凝土的滲透性、碳化深度和氯化物擴散系數(shù)也顯著降低；

（4）減少了混凝土內部與外辦交換物質的可能，從而提高了構件的耐久性；

（5）混凝土透水模板布具有均勻分布的孔隙，水能通過滲透和毛細作用經透水模板均勻排出，不形成聚集，這樣有效減少砂斑、砂線等混凝土表面缺陷的產生。

（6）混凝土透水模板布的保水作用，為混凝土養(yǎng)護提供了一個良好的條件，減少了細微裂縫的產生。

六、結語

通過理論與工程實際應用，采用改變混凝土投料順序的辦法，以及在特殊部位利用模板布的工藝，能夠解決抗硫酸鹽混凝土產生氣泡影響工程質量的問題，達到了混凝土內實外光的效果，有效保證了項目的順利進行。

（作者單位：中國水利水電第十一工程局有限公司 ）