模袋混凝土技術指標分析

高 淵,吉仁古日巴,鄭佳偉,張 亮

(內蒙古新禹水利水電工程建設有限公司，內蒙古 巴彥淖爾 015000，內蒙古自治區(qū)水利工程建設質量與安全監(jiān)督中心站，內蒙古 呼和浩特 010000)

1 模袋混凝土現狀

目前國家還沒有制定出臺模袋混凝土施工規(guī)范，為確保模袋混凝土質量能夠達到設計指標要求，具有可操作性，本文對模袋混凝土配合比設計及關鍵技術指標進行分析。

2 模袋混凝土控制要點

2.1 原材料控制

粗、細骨料，粉煤灰，水泥及拌合水的品質應符合相應要求[1]。

模袋混凝土設計要求具有抗凍性能，應摻用引氣劑?；炷脸鰴C的含氣量不宜超過7%。高效引氣減水劑其減水率不得低于35%，否則混凝土達不到自密要求。

2.2 模袋混凝土特性

模袋混凝土拌合物性能除應滿足普通混凝土拌合物對凝結時間、黏聚性和保水性等要求外，還應滿足自密實性能的要求。

自密實模袋混凝土拌合物的坍落擴展度性能等級適用SF1級，技術要求滿足550～655mm，擴展時間T500性能等級適用VS1，技術要求≥2s[2]。

2.3 模袋混凝土配合比設計

自密實混凝土配合比設計宜采用絕對體積法[3]。初始配合比設計宜符合下列規(guī)定。

(1)粗骨料體積及質量的計算滿足下列要求：

粗骨料的體積Vg可按表1選用。

表1 每立方米混凝土中粗骨料的體積單位：m3

為了現場更好的滿足自密實混凝土性能，Vg選取0.32。

粗骨料的質量mg:

mg=Vg*ρg

(1)

式中，ρg—粗骨料的表觀密度，kg/m3。

河套地區(qū)5～20mm天然粗骨料的表觀密度相對穩(wěn)定，取平均值2540kg/m3。

mg=0.32*2540=813kg

(2)砂漿體積Vm：

Vm=1-Vg

(2)

Vm=1-0.32=0.68

(3)砂漿中砂的體積分數Φs可取0.42～0.45。

(4)砂的體積Vs和質量ms：

Vs=Vm*Φs

(3)

ms=VS*ρS

(4)

式中，ρS—砂的表觀密度，kg/m3。

河套地區(qū)天然中砂的表觀密度相對穩(wěn)定，取平均值2350kg/m3。

Vs=0.68*0.45=0.306

ms=0.306*2350=719kg

根據大量實驗室試配及現場實驗，既能滿足混凝土設計要求，又能滿足現場施工要求，最優(yōu)砂率不大于50%。

(5)砂漿體積Vp：

Vp=Vm-Vs

(5)

Vp=0.68-0.306=0.374

(6)膠凝材料表觀密度ρb:

根據礦物摻合料和水泥的相對含量及各自的表觀密度確定：

(6)

式中，ρm—礦物摻和料的表觀密度，kg/m3；ρc—水泥的表觀密度，kg/m3；β—每立方米混凝土中礦物摻和料占膠凝材料的質量分數，%。

ρc=2900kg/m3

ρm=2200kg/m3

β=25%

(7)水膠比mw/mb應符合下列規(guī)定：

當具備試驗統(tǒng)計資料時，可根據工程所使用的原材料，通過建立的水膠比與自密實混凝土抗壓強度關系式來計算得到水膠比[8]。

當不具備上述試驗統(tǒng)計資料時，水膠比計算：

(7)

式中，mb—每立方米混凝土中膠凝材料的質量，kg；mw—每立方米混凝土中用水的質量，kg；fce—水泥的28d實測抗壓強度，MPa；r—礦物摻合料的膠凝系數，粉煤灰(β≤0.3)可取0.4、礦物粉(β≤0.4)可取0.9。

=0.51

因考慮到此數值為未加減水劑算得的水膠比，按照JGJ/T283- 2015《自密實混凝土應用技術規(guī)程》的要求，最大水膠比為0.45，所以水膠比取0.45。

(8)自密實混凝土中膠凝材料的質量mb根據砂漿體積Vp、膠凝材料的表觀密度ρb、水膠比mw/mb等參數確定：

(8)

式中，Va—每立方米混凝土中引入空氣的體積，L，對于非引氣型的自密實混凝土，Va可取10～20L；ρw—每立方米混凝土中拌合水的表觀密度，kg/m3，取1000kg/m3。

含氣量選取6%，Va=60L=0.06m3

(9)用水的質量mw應根據混凝土中膠凝材料質量mb以及水膠比mw/mb確定：

mw=mb*(mw/mb)

(9)

mw=383*0.45=172kg

(10)水泥的質量mc和礦物摻合料的質量mm應根據混凝土中膠凝材料的質量mb和膠凝材料中礦物摻合料的質量分數β確定：

mm=mb*β

(10)

mc=mb-mm

(11)

mm=383*30%=115kg

mc=383-115=268kg

(11)外加劑的品種和用量應根據試驗確定，外加劑用量：

mca=mb*α

(12)

式中，mca—每立方米混凝土中外加劑的質量，kg；α—每立方米混凝土中外加劑占膠凝材料總量的百分數，%。

mca=383*3.4%=13kg

自密實混凝土配合比的試配、調整與確定，在水膠比不變、膠凝材料用量和外加劑用量合理的原則下調整膠凝材料用量、外加劑用量或砂的體積分數等，直到符合要求為止[5]。

2.4 模袋混凝土關鍵技術指標

經過幾年的施工經驗及實驗室大量試驗數據，我們得出，對模袋混凝土關鍵技術指標的控制，會直接影響到模袋混凝土的質量是否能夠達到設計指標。以下列舉部分具有代表性試驗數據及抗凍融試驗數據圖表[6](見表2～4，如圖1所示)。

表2 模袋混凝土配合比數據及試驗結果(采用奈系外加劑)

表3 模袋混凝土配合比數據及試驗結果(采用聚羧酸外加劑)

圖1 模袋混凝土抗凍融試驗中凍融循環(huán)次數與動彈性模量損失圖

表4 河套灌區(qū)XXXXXX工程模袋混凝土配合比數據表

根據以上數據，我們得出以下關于模袋混凝土關鍵技術指標控制要求：

(1)模袋混凝土組成材料的計量均以質量計，組成材料稱量的允許偏差水泥、摻和料、水、外加劑溶液允許偏差+1%，砂、石允許偏差+2%[7]。

(2)計量系統(tǒng)在混凝土生產中，各種原材料的配料稱量、混凝土拌合物的均勻性和拌合時間設專業(yè)質檢員進行檢查并記錄，每8h不少于2次[8]。

(3)模袋混凝土的水膠比不得大于0.45。

(4)模袋混凝土的砂率不得大于50%。

(5)模袋混凝土的含氣量，拌合站出機口含氣量要求為(6±1)%，運輸到澆筑現場，通過泵車加壓后，泵管出口處混凝土含氣量要求不得小于5%。根據現場試驗得出，使用奈系外加劑的混凝土，在經過高壓泵送以后，混凝土的含氣量僅能保持在2.5%～3.8%范圍內。使用聚羧酸加劑的混凝土，在經過高壓泵送以后，混凝土的含氣量可以保持在5.0%～6.5%范圍內。

(6)模袋混凝土在拌合站出機時坍落度控制為240～260mm，擴展度控制為580～600mm。混凝土從出機到現場澆筑，坍落度損失不得大于20mm，擴展度損失不得大于50mm?；炷翉某鰴C到澆筑完成嚴禁二次加水，如現場停留時間較長，可向混凝土中加入適量外加劑[7]。

3 結語

模袋混凝土具有較好的抗凍抗?jié)B性能，適宜寒冷地區(qū)渠道防滲襯砌工程。河套灌區(qū)模袋混凝土襯砌工程是國家重點水利工程，工程質量至上，嚴把每道工序是保證工程質量的關鍵。模袋混凝土做為一種特殊混凝土，在水膠比、砂率、含氣量、擴展度等關鍵指標都有區(qū)別于普通混凝土。關鍵性指標的控制是模袋混凝土質量控制的基礎點，模袋混凝土作為一種新型的防滲襯砌結構型式，在各種工程中逐步被推廣應用。希望通過參考本文，給予廣大讀者一些見解，從而可以提高今后模袋混凝土施工質量，并為國家制定模袋混凝土規(guī)范提供一些經過實踐檢驗的參數。