碧湖水庫(kù)壩體自密實(shí)混凝土的制備與應(yīng)用技術(shù)研究

廖青青，殷 思

(江西省水泰工程檢測(cè)有限公司，南昌 330000)

0 引 言

自密實(shí)混凝土由于具備高流動(dòng)性、自動(dòng)填充以及穿越密集鋼筋等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)特殊、密集復(fù)雜等高要求項(xiàng)目中。自密實(shí)混凝土在施工過(guò)程中免去了過(guò)度振搗的風(fēng)險(xiǎn)，在死角或指定位置采取輔助振搗的形式，即可通過(guò)自密實(shí)性能填充密實(shí)結(jié)構(gòu)，提高施工效率。而項(xiàng)目施工過(guò)程中，通常因?yàn)榛炷林胁牧线x取不當(dāng)，導(dǎo)致混凝土自密實(shí)性能差。如采用5～25 mm或者5～30 mm斷級(jí)配碎石，就會(huì)導(dǎo)致混凝土包裹性差，石頭裸露，無(wú)法形成一個(gè)整體通過(guò)鋼筋，致使漏漿問(wèn)題出現(xiàn)。同時(shí)，高水泥用量也會(huì)導(dǎo)致整體水化速度過(guò)快，形成裂縫，不利于工程投入使用。可采取礦物摻合料替代的方式，降低整體水化放熱速率。由于高水泥用量將導(dǎo)致整體需水比提高，混凝土黏度將大幅度增加，不利于過(guò)程施工，增加泵送設(shè)備損耗。采用礦物摻合料替代的方式，測(cè)定流動(dòng)性、黏聚性、保水性等關(guān)鍵指標(biāo)，確定自密實(shí)混凝土優(yōu)異性能的混凝土配合比。

1 工程概況

碧湖水庫(kù)大壩為混凝土重力壩，壩頂高程187.50，頂寬8.8 m。項(xiàng)目在施工過(guò)程中出現(xiàn)由于包裹性差導(dǎo)致的石頭裸露，在密集鋼筋處無(wú)法通過(guò)，出現(xiàn)漿體跑模的問(wèn)題，嚴(yán)重影響表觀及結(jié)構(gòu)的使用功能。

2 試驗(yàn)原材料

試驗(yàn)原材料基本檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表1。原材料選取遵循自密實(shí)混凝土對(duì)于原材料的要求，嚴(yán)格按照自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程開(kāi)展原材料選取及混凝土配合比設(shè)計(jì)。

表1 原材料性能指標(biāo)

3 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

自密實(shí)混凝土采用高膠凝材料、高砂率體系，確保足夠漿體包裹骨料，提高混凝土自密實(shí)性能以及通過(guò)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力。通過(guò)前期基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，配合比設(shè)計(jì)中膠凝材料總用量確定為單方560 kg，礦物摻合料按照不超過(guò)總膠凝材料用量的30%進(jìn)行等質(zhì)量取代，具體配合比見(jiàn)表2。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 自密實(shí)混凝土和易性影響因素研究

研究不同因素對(duì)自密實(shí)混凝土流動(dòng)性能的影響，確定不同因素的影響規(guī)律。具體混凝土流動(dòng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同因素對(duì)鋼管自密實(shí)混凝土流動(dòng)度的影響

研究結(jié)果表明，礦物摻合料可以提升自密實(shí)混凝土整體流動(dòng)性能，對(duì)于黏聚性以及保水性能具有一定的改善?；炷林屑尤胛⒅楹螅３挚偰z凝材料不變的前提下，用水量明顯降低，且混凝土整體黏度有所下降，泵送阻力明顯降低，這主要是微珠自身的滾珠效應(yīng)形成的良好結(jié)果；混凝土中加入硅灰后，最明顯的改善為混凝土的黏聚性及保水性，混凝土泌水問(wèn)題得到顯著改善，混凝土在留平的同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)泌漿泌水的問(wèn)題，確?；炷辆哂辛己猛ㄟ^(guò)密集鋼筋的能力；混凝土中加入礦粉，對(duì)于流動(dòng)性改善沒(méi)有任何作用，由于礦粉為粉磨工藝，顆粒不具備減水的作用，同時(shí)由于粉磨顆粒形狀的復(fù)雜性，加入礦粉的混凝土容易出現(xiàn)泌水的問(wèn)題。

4.2 自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度影響因素研究

混凝土抗壓強(qiáng)度的影響因素很多，研究不同齡期抗壓強(qiáng)度影響因素的影響規(guī)律，以指導(dǎo)配合比設(shè)計(jì)?；炷量箟簭?qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 混凝土不同齡期抗壓強(qiáng)度

研究結(jié)果表明，混凝土中加入礦物摻合料對(duì)于改善不同齡期的抗壓強(qiáng)度具有重要作用。早期強(qiáng)度方面，礦物摻合料中硅灰貢獻(xiàn)作用較大，由于硅灰中活性二氧化硅占比高，反應(yīng)迅速，因此主要提供早期強(qiáng)度，但硅灰需水比高，不宜多加，加多混凝土整體黏度較高，不利于泵送；中期強(qiáng)度方面，礦物摻合料中礦粉貢獻(xiàn)作用較大，由于礦粉的反應(yīng)需要二次激發(fā)，因此水泥水化后，開(kāi)始進(jìn)一步和礦粉發(fā)生反應(yīng)，提供中期強(qiáng)度，但礦粉不宜多加，加多后混凝土易出現(xiàn)泌水問(wèn)題，影響表觀及使用功能；后期強(qiáng)度方面，礦物摻合料中粉煤灰貢獻(xiàn)作用較大，由于粉煤灰再次反應(yīng)時(shí)間之后，持續(xù)提供水化產(chǎn)物，混凝土結(jié)構(gòu)不斷密實(shí)，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)空間較大。

4.3 自密實(shí)混凝土水化放熱性能研究

研究不同礦物摻合料對(duì)水化速率的影響，以指導(dǎo)配合比設(shè)計(jì)?；炷了艧崴俾室?jiàn)圖3。

圖3 不同礦渣摻量水化放熱測(cè)試結(jié)果

研究不同礦渣摻量膠凝材料體系水化放熱規(guī)律。由放熱量及放熱速率測(cè)試結(jié)果可知，礦渣對(duì)于降低放熱量具有積極作用，礦渣摻量與水化放熱量呈現(xiàn)反相關(guān)的關(guān)系，即摻量越高，放熱量越低。由于礦渣反應(yīng)的滯后性，延緩了整體的水化放熱速率，削弱最大放熱峰值，有效避免內(nèi)部熱量過(guò)高導(dǎo)致的溫度升高的問(wèn)題。眾所周知，混凝土內(nèi)部溫度越高，整體結(jié)構(gòu)就越容易出現(xiàn)裂縫，對(duì)于表面的龜裂，可以采用修補(bǔ)的方式，但對(duì)于貫穿結(jié)構(gòu)的有害裂縫，將會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用，甚至出現(xiàn)拆除等嚴(yán)重后果。同時(shí)，礦渣二次反應(yīng)形成的水化產(chǎn)物，進(jìn)一步填充整體結(jié)構(gòu)，水化硅酸鈣凝膠量進(jìn)一步增加，結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，實(shí)體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為中后期強(qiáng)度持續(xù)增加，由于整體結(jié)構(gòu)密實(shí)，混凝土后期的耐久性能也顯著提升。

5 結(jié) 論

1) 礦物摻合料中具有球形顆粒效應(yīng)的硅灰和微珠，可以顯著改善混凝土流動(dòng)性、黏聚性、保水性。同時(shí)，由于硅灰中活性組分高，水化迅速，加入硅灰后，混凝土早期抗壓強(qiáng)度提升幅度明顯，同時(shí)由于硅灰的高需水比，進(jìn)一步提升混凝土的黏聚性。粉煤灰的加入，其本身的球形顆粒潤(rùn)滑作用，在降低用水量的同時(shí)不增加混凝土體系黏度，新拌混凝土和易性良好。硅灰和粉煤灰配合使用，混凝土狀態(tài)達(dá)到最佳。

2) 礦物摻合料中礦渣由于具有堿性激發(fā)的特性，等量替代水泥加入后，在延緩水化放熱的同時(shí)持續(xù)二次形成致密水化產(chǎn)物，不斷提升混凝土中后期抗壓強(qiáng)度。