摻聚羧酸類(lèi)減水劑低強(qiáng)度泵送混凝土研究應(yīng)用

摘　要: 目前,國(guó)內(nèi)的低強(qiáng)度泵送混凝土存在膠凝材料用量偏低、易堵泵、骨料分離的現(xiàn)狀,本次低強(qiáng)度泵送混凝土試驗(yàn)研究采用低水膠比、提高粉煤灰摻量的方式,對(duì)聚羧酸類(lèi)減水劑和萘系緩凝高效減水劑兩種外加劑分別拌和的泵送混凝土進(jìn)行了比較,摻聚羧酸類(lèi)減水劑的低強(qiáng)度泵送混凝土較好的解決了易堵泵、骨料分離的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞: 聚羧酸類(lèi)減水劑;低強(qiáng)度;泵送混凝土;研究應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào): TV431 + 12 　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 　文章編號(hào):1006 - 3951 (2008) 01 - 0062 - 02

1 　前言

小灣工程左岸高程1 245 m拌和系統(tǒng)砂倉(cāng)(共計(jì)4 個(gè)砂倉(cāng)) 位于山體洞室內(nèi),地下水比較豐富,為解決砂倉(cāng)頂及砂倉(cāng)壁多處滲水問(wèn)題,決定對(duì)地下砂倉(cāng)采取相應(yīng)的封堵措施,采取混凝土襯砌封堵方案。地下砂倉(cāng)的通風(fēng)洞出口位于山體高程1 310 m處,無(wú)交通道路,且洞室內(nèi)場(chǎng)地狹窄,因此,該施工項(xiàng)目具有難度大,條件差、工期長(zhǎng)、二次倒運(yùn)量大等特點(diǎn)。

襯砌混凝土無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拌制,需由高程1 245 m拌和系統(tǒng)供料,并需采用拖泵進(jìn)行輸送、溜槽入倉(cāng)的澆筑工藝?；炷猎O(shè)計(jì)指標(biāo)為C20 ,坍落度為16～20 cm ,二級(jí)配。根據(jù)以上情況,試驗(yàn)室提出了優(yōu)選聚羧酸類(lèi)減水劑和萘系高效減水劑試驗(yàn)方案,試驗(yàn)配合比也摻加了引氣劑,以提高砂倉(cāng)壁的防滲性能。

2 　聚羧酸類(lèi)減水劑研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的萘系、三聚氰胺系等縮聚型外加劑均存在減水率低、坍落度損失大、增大收縮等問(wèn)題,隨著高分子化學(xué)和材料分子設(shè)計(jì)理論不斷取得新的進(jìn)展,研究工作者把目光轉(zhuǎn)向了羧酸類(lèi)接枝共聚物即被稱(chēng)為第三代新型聚合物超塑化劑,羧酸類(lèi)接枝共聚物具有如下特點(diǎn): ①低摻量(0. 15 %～0. 4 %粉劑) 、高減水; ②保坍性好,90 min 內(nèi)新拌混凝土坍落度損失較小; ③分子結(jié)構(gòu)上自由度大,外加劑制造技術(shù)上可控制的參數(shù)多,高性能化的潛力大; ④在合成中不使用強(qiáng)刺激性物質(zhì)甲醛,對(duì)環(huán)境不造成任何污染; ⑤可以大幅度提高工業(yè)廢渣的利用率。由于這些優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛應(yīng)用,并已成為了世界性的研究熱點(diǎn)。日本是研究和應(yīng)用聚羧酸類(lèi)外加劑最多也是最成功的國(guó)家,目前日本聚羧酸類(lèi)減水劑已占所有高性能AE 減水劑產(chǎn)品總數(shù)的80 %以上,近年來(lái)北美和歐洲的外加劑廠商重心向聚羧酸類(lèi)減水劑轉(zhuǎn)移,如Grace 公司的Adva 系列、MBT公司的SP 系列、Mapei 公司的X404 以及Sika 公司的Viscocrete 系列等,其產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)占了50 %以上。聚羧酸和萘系減水劑總體比較見(jiàn)表1。

3 　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3. 1 　主要原材料

水泥:滇西42. 5 級(jí)中熱水泥;

粉煤灰:宣威I 級(jí)粉煤灰;

骨料:左砂系統(tǒng)人工砂石骨料;

外加劑:江蘇博特JM - PCA 聚羧酸類(lèi)減水劑,浙江龍游ZB - 1A 緩凝高效減水劑,北京利力FS 引氣劑。

選用原材料各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果均滿(mǎn)足小灣水電站《拱壩混凝土施工技術(shù)要求》及相關(guān)規(guī)范要求。

3. 2 　試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)分為摻聚羧酸類(lèi)減水劑泵送混凝土、萘系緩凝高效減水劑泵送混凝土兩個(gè)方案,兩個(gè)方案配合比設(shè)計(jì)參數(shù)一致,摻和料均為I 級(jí)粉煤灰,外加劑摻量根據(jù)拌和物性能試驗(yàn)確定,坍落度為16～20 cm ,含氣量控制在4. 5 %～5. 5 %。室內(nèi)試驗(yàn)采用100L 自落式攪拌機(jī)拌和,每次拌和量按攪拌機(jī)容量20 %～80 % ,試驗(yàn)嚴(yán)格按照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(DLPT5150 - 2001) 的相關(guān)規(guī)程進(jìn)行。成型試件為150 mm ×150 mm ×150 mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件,在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù),溫度控制在20 ±3 ℃,濕度大于或等于95 %。泵送混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

3. 3 　試驗(yàn)結(jié)果及分析

對(duì)1 號(hào)、2 號(hào)方案分別進(jìn)行了拌和物性能、坍落度和含氣量損失試驗(yàn),力學(xué)性能和抗?jié)B性能試驗(yàn),試驗(yàn)過(guò)程嚴(yán)格按《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(DLPT5150 -2001) 相關(guān)規(guī)程進(jìn)行控制,拌和物性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。坍落度和含氣量損失試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4 ,力學(xué)性能和抗?jié)B性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

試驗(yàn)結(jié)果分析:

1) 從泵送混凝土拌和物性能試驗(yàn)結(jié)果看,兩種試驗(yàn)方案拌和物性能均滿(mǎn)足技術(shù)要求,由于砂倉(cāng)距離拌和系統(tǒng)泵送車(chē)較遠(yuǎn),考慮到混凝土的泵送效果,配合比設(shè)計(jì)采用降低水膠比,提高粉煤灰摻量,這樣可以大大改善混凝土和易性,易于振搗,增加混凝土的流動(dòng)性,減少泌水。由于摻加了兩種不同的減水劑,1 號(hào)方案摻加了萘系緩凝高效減水劑,2 號(hào)方案摻加了聚羧酸類(lèi)減水劑,在進(jìn)行坍落度試驗(yàn)檢測(cè)時(shí),1 號(hào)方案有少量泌水產(chǎn)生,2 號(hào)方案沒(méi)有泌水,并且混凝土粘聚性較好。摻聚羧酸類(lèi)減水劑泵送混凝土隨著外加劑摻量的增加,用水量呈遞減趨勢(shì),而摻萘系緩凝高效減水劑泵送混凝土隨著外加劑摻量的增加,超過(guò)1. 0 %以后,對(duì)用水量的變化影響不大。

2) 從混凝土拌和物坍落度損失試驗(yàn)來(lái)看,1 號(hào)方案損失率較大,45 min 損失率達(dá)(41. 5 % ,2 號(hào)方案損失率較小,45 min 損失率達(dá)到25. 8 %。2 號(hào)方案優(yōu)于1 號(hào)方案,充分體現(xiàn)了聚羧酸類(lèi)減水劑保坍性好的效果。

3) 從泵送混凝土力學(xué)性能和抗?jié)B性能試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,兩個(gè)方案28 d 抗壓強(qiáng)度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求,抗?jié)B性能均大于W8 的抗?jié)B等級(jí),較好的抗?jié)B性能可以解決砂倉(cāng)山體滲水的問(wèn)題,能夠保證砂倉(cāng)內(nèi)砂含水地穩(wěn)定性。摻聚羧酸類(lèi)減水劑泵送混凝土同齡期強(qiáng)度略高于摻萘系緩凝高效減水劑泵送混凝土強(qiáng)度,也說(shuō)明了聚羧酸類(lèi)減水劑具有增強(qiáng)的特點(diǎn)。

4 　摻聚羧酸類(lèi)減水劑泵送混凝土的應(yīng)用

從應(yīng)用情況看,混凝土的流動(dòng)性較好,抗離析性能好,澆筑過(guò)程未出現(xiàn)堵泵現(xiàn)象,較好的解決了砂倉(cāng)澆筑遇到的長(zhǎng)距離多彎點(diǎn)泵送難題。從質(zhì)量檢查結(jié)果看,混凝土澆筑密實(shí),填充性好,混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。砂倉(cāng)完成襯砌后,較好的解決了山體滲水造成砂含水不穩(wěn)定且偏大的問(wèn)題?；炷量箟簭?qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

5 　結(jié)束語(yǔ)

1) 泵送混凝土膠凝材料總量一般要求在300kgPm3 以上,本次配合比設(shè)計(jì)采用降低水膠比,提高粉煤灰摻量的方法,膠凝材料總量達(dá)375 kgPm3 ,摻加粉煤灰后,利用粉煤灰的球狀細(xì)小顆粒,在混凝土中起到滾軸作用,大大改善了混凝土和易性,同時(shí),粉煤灰替代了部分水泥,降低了內(nèi)部溫升,有效的預(yù)防了裂縫的產(chǎn)生,保證了泵送混凝土的質(zhì)量。

2)JM- PVA 聚羧酸類(lèi)減水劑的應(yīng)用,由于其減水率高,保坍性能好,一方面節(jié)約水泥用量,降低了混凝土溫升,另一方面,使混凝土和易性好,抗泌水、抗離析性能好,混凝土泵送阻力小,便于運(yùn)輸。

3) 混凝土摻加引氣劑后,可以有效提高混凝土的抗?jié)B性能,砂倉(cāng)混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)為C20 ,無(wú)抗?jié)B要求,為了提高砂倉(cāng)混凝土的防滲效果,減少山體水的滲漏,混凝土中摻加了引氣劑后,在混凝土中引進(jìn)一定數(shù)量微小、均勻分布、互不連通的小氣泡,提高了混凝土的可泵性,砂倉(cāng)抗?jié)B性能也得到保證。

4) 目前,聚羧酸類(lèi)減水劑主要用于水庫(kù)、港口、隧道及水利施工中抗沖磨混凝土等抗裂防滲較高的工程部位,本次砂倉(cāng)混凝土澆筑,說(shuō)明聚羧酸類(lèi)減水劑可以在低標(biāo)號(hào)泵送混凝土中摻加,并且達(dá)到了預(yù)期的效果。