低VC值碾壓混凝土性能研究

朱偉兵，孫紅雨　(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司試驗(yàn)檢測(cè)中心，湖北 宜昌 443000)

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低VC值碾壓混凝土性能研究

朱偉兵，孫紅雨(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司試驗(yàn)檢測(cè)中心，湖北 宜昌 443000)

[摘要]從早期自生體積變形、絕對(duì)溫升、施工速率和用水量等方面對(duì)低VC值碾壓混凝土性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，隨著齡期的增加，低VC值碾壓混凝土自生體積變形表現(xiàn)為收縮，絕對(duì)溫升值增加，且二級(jí)配低VC值碾壓混凝土早期自生體積變形值和絕度溫升值均比三級(jí)配低VC值碾壓混凝土大；隨碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間延長，VC值損失增大，碾壓混凝土的含氣量損失減少，且三級(jí)配低VC值碾壓混凝土的VC值損失明顯大于二級(jí)配低VC值碾壓混凝土；隨著用水量的增加，碾壓混凝土VC值降低，且VC值越小，碾壓混凝土引氣效果越好。

[關(guān)鍵詞]低VC值碾壓混凝土拌和物；碾壓混凝土筑壩施工；早期自生體積變形；用水量；含氣量

碾壓混凝土快速筑壩技術(shù)通過20年的發(fā)展，碾壓混凝土從干硬性混凝土過渡到無坍落度的半塑性混凝土，即低VC值混凝土，修建碾壓混凝土壩已經(jīng)不受氣候條件和地域條件限制，碾壓混凝土筑壩技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用[1]。VC值為按試驗(yàn)規(guī)程在規(guī)定的振動(dòng)臺(tái)上將碾壓混凝土振動(dòng)到合乎標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。低VC值碾壓混凝土與常態(tài)混凝土相比，具有用水量小、水泥用量少、高摻粉煤灰和拌和物流動(dòng)性小、分層壓實(shí)、連續(xù)上升等特點(diǎn)。低VC值碾壓混凝土在施工上極為有利，最直接的效果是提高了碾壓混凝土的可塑性、可碾性、層間結(jié)合能力和抗骨料分離的能力，有利于激振力的傳播，使混凝土密實(shí)度更大，并可提高碾壓混凝土的抗裂性能。碾壓混凝土施工配合比是在規(guī)程要求的溫度和濕度標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，但施工現(xiàn)場(chǎng)情況千差萬別，為了保證碾壓混凝土在高溫或者干燥蒸發(fā)量大等不利自然氣候條件下的施工，必須對(duì)碾壓混凝土施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。下面,筆者從用水量、施工速率、早期自生體積變形和絕對(duì)溫升等方面研究了低VC值碾壓混凝土的性能。

1原材料概述

水泥采用秦嶺牌P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，粉煤灰采用Ⅱ級(jí)C類粉煤灰，骨料采用龍望溝現(xiàn)場(chǎng)開挖的花崗巖加工的人工骨料，花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度為53～95MPa，平均值為68MPa，按《巖土工程勘察規(guī)程》以巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度分類，其屬于堅(jiān)硬巖石。機(jī)制砂采用中砂，石粉含量控制在15%左右(干篩法)，人工碎石分級(jí)為5～20、20～40、40～80mm。外加劑采用荊州鑫城外加劑廠生產(chǎn)的FDN-3緩凝萘系高效減水劑和山西桑穆斯外加劑廠生產(chǎn)的AE混凝土引氣劑。低VC值碾壓混凝土配合比如表1所示,其設(shè)計(jì)VC值為1～3s。

表1　低VC值碾壓混凝土配合比

2低VC值碾壓混凝土早期自生體積變形性能

圖1　不同級(jí)配低VC值碾壓混凝土早期自生　體積變形與齡期關(guān)系曲線

圖2　不同級(jí)配低VC值碾壓混凝土絕熱溫升　與齡期關(guān)系曲線圖

混凝土自生體積變形是在恒溫恒濕條件下，由膠凝材料的水化作用引起的混凝土體積變形?；炷磷陨w積變形對(duì)大壩混凝土抗裂性能有著不可忽視的影響，從防止大體積混凝土裂縫出發(fā)，利用微膨脹產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力，以補(bǔ)償混凝土降溫時(shí)的收縮，防止或減少大體積混凝土產(chǎn)生的裂縫。不同級(jí)配低VC值碾壓混凝土早期自生體積變形與齡期關(guān)系曲線圖如圖1所示。從圖1可知，低VC值碾壓混凝土早期自生體積變形表現(xiàn)為收縮，且二級(jí)配低VC值碾壓混凝土早期自生體積變形值比三級(jí)配低VC值碾壓混凝土要大。

3低VC值碾壓混凝土熱學(xué)性能

熱物理性能對(duì)大體積混凝土十分重要，是混凝土壩體溫度應(yīng)力和裂縫控制計(jì)算的重要參數(shù)。低VC值混凝土絕熱溫升與施工配合比關(guān)系很大，明顯低于常態(tài)混凝土。研究表明，低VC值碾壓混凝土的最終絕熱溫升一般在11～20℃，而常態(tài)混凝土的最終絕熱溫升在20～27℃[2]。通過在絕熱條件下測(cè)定水泥水化所產(chǎn)生的熱量，結(jié)果如圖2所示，隨著齡期的增加，不同級(jí)配低VC值碾壓混凝土絕對(duì)溫升值增加，且二級(jí)配低VC值碾壓混凝土絕熱溫升值高于三級(jí)配低VC值碾壓混凝土。

4施工速率對(duì)低VC值碾壓混凝土的影響

碾壓混凝土施工過程中，確保層面結(jié)合質(zhì)量是保證碾壓混凝土施工質(zhì)量的核心因素，在確定層面結(jié)合處理等其他各項(xiàng)施工工藝后，VC值的動(dòng)態(tài)控制為現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制最關(guān)鍵的因素。為研究摻用緩凝效果的減水劑和引氣劑在施工時(shí)的工作性以及含氣量的損失情況，以便于現(xiàn)場(chǎng)混凝土拌和機(jī)口控制，確保入倉混凝土具有合適的VC值和滿足要求的耐久性，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了碾壓混凝土拌和物VC值和含氣量經(jīng)時(shí)損失研究。

4.1對(duì)碾壓混凝土VC值的影響

根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，在白天氣溫逐步升高的情況下，碾壓混凝土初凝時(shí)間縮短很快，當(dāng)夜晚氣溫逐步下降時(shí)，碾壓混凝土初凝時(shí)間逐漸延長。為進(jìn)一步研究施工速率與碾壓混凝土VC值損失的關(guān)系，確保入倉混凝土具有合適的VC值，對(duì)不同級(jí)配低VC值碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間與VC值損失關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果如圖3所示，低VC值碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間越長，VC值損失越大；與二級(jí)配低VC值碾壓混凝土相比，三級(jí)配低VC值碾壓混凝土的VC值損失明顯要大。

4.2對(duì)低VC值碾壓混凝土含氣量的影響

圖4所示為不同級(jí)配低VC值碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間與含氣量關(guān)系曲線圖，由圖4可知，隨著低VC值碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間延長，碾壓混凝土的含氣量損失減少。這是因?yàn)榈蚔C值碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間延長后，混凝土中的含氣量在碾壓過程中難以排出，導(dǎo)致碾壓混凝土的孔隙率增加，其抗壓、抗折強(qiáng)度將隨之下降，最終影響碾壓混凝土的耐久性。

圖3　不同級(jí)配低VC值碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間　　　　　　圖4　不同級(jí)配低VC值碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間　與VC值損失關(guān)系曲線　與含氣量關(guān)系曲線

5VC值對(duì)碾壓混凝土含氣量的影響

混凝土施工配合比是在規(guī)范要求的溫度和濕度等標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行的，但施工現(xiàn)場(chǎng)情況千差萬別，為了適應(yīng)不同的自然氣候條件，確保碾壓混凝土的施工質(zhì)量，施工過程中必須對(duì)碾壓混凝土VC值進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。一方面通過噴霧和碾輥灑水等措施改善倉面小氣候，達(dá)到降溫、保持碾壓混凝土表面濕度和減少VC值損失；另一方面應(yīng)保持配合比參數(shù)不變通過調(diào)整外加劑摻量來調(diào)整VC值，達(dá)到改善碾壓混凝土拌合物性能，滿足不同氣候、溫度時(shí)段條件下的碾壓混凝土施工。

VC值對(duì)引氣效果很敏感。在引氣劑摻量相同情況下，VC值對(duì)碾壓混凝土含氣量的影響如圖5所示，VC值越大，碾壓混凝土含氣量越小，這表明VC值越大，碾壓混凝土引氣效果越差。

6用水量對(duì)碾壓混凝土VC值的影響

與常態(tài)混凝土一樣，碾壓混凝土也符合水膠比定則，且其硬化性能并不遜于常態(tài)混凝土。與常態(tài)混凝土相比，碾壓混凝土在材料上區(qū)別較大，水泥用量少，摻合料摻量高，且要求砂子石粉含量高。在配合比設(shè)計(jì)上區(qū)別也較大，碾壓混凝土以拌和物性能試驗(yàn)為設(shè)計(jì)重點(diǎn)，漿砂比是配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。

碾壓混凝土VC值與用水量關(guān)系如圖6所示，隨著用水量的增加，碾壓混凝土VC值也隨之降低，用水量每增加1.5kg/m3，VC降低1.0s左右，其原因是在水膠比不變的情況下，隨著用水量的增大，漿體流動(dòng)性增大，導(dǎo)致碾壓混凝土VC值減小。

圖5　VC值對(duì)碾壓混凝土含氣量的影響　　　　　　　　　　　圖6　用水量與碾壓混凝土VC值關(guān)系曲線

7結(jié)論

1)隨著齡期的增加，低VC值碾壓混凝土早期自生體積變形表現(xiàn)為收縮，絕對(duì)溫升值增加，且二級(jí)配低VC值碾壓混凝土早期自生體積變形值和絕度溫升值均比三級(jí)配低VC值碾壓混凝土大。

2)隨碾壓混凝土拌合物停放時(shí)間延長，VC值損失增大，碾壓混凝土的含氣量損失減少，且三級(jí)配低VC值碾壓混凝土的VC值損失明顯大于二級(jí)配低VC值碾壓混凝土。

3)隨著用水量的增加，碾壓混凝土VC值降低，且VC值越小，碾壓混凝土引氣效果越好。

[參考文獻(xiàn)]

[1]田育功.碾壓混凝土快速筑壩技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社,2010.

[2]張嚴(yán)明，王圣培，潘羅生.中國碾壓混凝土筑壩20年[M].北京:中國水利水電出版社,2010.

[編輯]計(jì)飛翔

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)01-0044-04

[中圖分類號(hào)]TU37

[作者簡介]朱偉兵(1969-)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事水利水電建筑工程技術(shù)方面的研究工作；E-mail:547733714@qq.com。

[基金項(xiàng)目]湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2012FFA050)。

[收稿日期]2015-10-18

[引著格式]朱偉兵，孫紅雨.低VC值碾壓混凝土性能研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(1)：44～47.