快速均匀拌制外掺MgO碾压混凝土的新方法.pdf

2 0 1 0 年 第 1期 (总 第2 4 3 期l Nu mb e r l i n 2 0 l 0 ( T o t a l No 2 4 3) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHN0L OGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 d i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 1 0 4 1 快速均匀拌制外掺 Mg O碾压混凝土的新方法 谢祥 明 2 ( 1 河海大学 水利水电工程学院，江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ； 2 广东省水电集团有限公司，广东 广州 5 l 1 3 4 0 ) 摘要 ： 外掺 Mg O在碾 压混凝土 中分布的均匀性与搅拌时间和掺入方法紧密相关。目前普遍采用延长混凝土搅拌时间来提高 M2 0分 布均匀性的方法， 该法在满足均匀性的同时却严重影响了混凝土的产量。从 Mg O的掺人方法人手， 提出了制备 Mg O悬浮液和多点分散 加入的创新方法。试验和工程实践证明， 在不延长拌和时间的条件下可使 Mg O分布的均匀性达到良好水平 ， 实现了Mg o碾压混凝土的 快速均匀拌制。 关键 词： 碾压混凝土 ；拌制方法；试验研究 ；外掺 Mg o；均匀性 中图分类号 ： T U5 2 8 0 4 l 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 l 一 0 1 3 0 0 2 Ne w me t ho d of qui c k homog ene ou s mi xi ng r ol l e r c ompa c t e d c onc r e t e i n c or por a t i ng MgO X EXi a n g- mi n g ( t C o l l e g e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d H y d r o p o we r E n g i n e e r i n g H o h a i U n i v e r s i ty ， Na n j i n g 2 1 0 0 9 8 C h i n a 2 G u a n g d o n g P r o v i n c i a l Wa t e r a n dE l e c t r i c i ty C o r p o r a t i o n ， Gu a n g z h o u 5 1 1 3 4 0， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： T h e u n i f o r mi ty a d d i t i v e Mg O i n r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e i s c l o s e l y r e l a t e d t o c h u r n in g t i me and mi x e d me t h o d A t p r e s e n t t h e u n i f o r mi ty a d d i t ive Mg O i s u s u a l l y i mp r o ve d b y p r o l o n g t h e c h u r n i n g t i me ， t h i s me t h o d me e t t h e u n i f o r mi ty n e e d s b u t b a d l y i n flu e n c e t h e o u tpu t o f t he c o n c r e t e S ta r t s wi t h t h e a d d i t i o n me t h o d o f M g O ， t h i s p a p e r p r e s e n t s a n e w a p p r o a c h： p r e p a r a t i o n o fM g O s u s p e n s i o n a n d mu l t i d i s p e r s i o n a d - d i t i o n t o r e s o l v e t h e p r o b l e m Ex p e rime n t a l a n d p r a c t i c e o f e n g i n e e r i n g s h o we d t h a t u n d e r n o p r o l o n g t h e c h u rn i n g t i m e c o n dit i o n s the u n i f o r mi t y o f M g O t e n d t o b e fi n e a n d r e a l i z e q u i c k h o mo g e n e o u s mi x i n g r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e i n c o rpo r a t i n g M g O Key wor ds ： r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e； mi x i n g me t h o d； e x p e rime n t a l s t u d y； i n c o rpo r a t i n g Mg O； u n i f o r mi ty 0 引言 Mg O混凝土筑坝技术是我国拥有 自主知识产权的技术， 混 凝土外掺水工轻烧 Mg 0利用了 Mg 0与水泥水化产物的持续 化学反应产生 的微膨胀物质对混凝土起 补偿 收缩作用 ， 它是水 工大体积混凝土温控的一种有效方法。 该技术已在我国 3 0多 座大中型水电站得到成功应用 lJ 。但关于碾压混凝土外掺 Mg O 技术在工程实 际应用 的实例不多 ， 在 国内 ， 有公开资料 可查的 工程实例有四川沙牌水电站2 】和贵州索风营电站l 3 l。目前我集团 公 司正在施工 的云南 马堵 山水 电站 工程 也开展 了碾压混凝 土 外掺 Mg O筑坝技术 的应用研究 ， 本文论述 的内容外掺Mg O 碾压混凝土的拌制方法研究为其中的一个子课题。 碾压混凝土用水量一般为 8 0 9 0 k g m3 混凝土， 搅拌后形成 干硬性拌合物 ， 不具有流动性 ， 外掺一种少量的粉料( Mg O的一 般外掺量为胶材用量质量的3 5 ) 极不易搅拌均匀。目前普遍 采用了成倍延长混凝土搅拌时间来提高Mg O分布均匀性的方 法， 即使这样其均匀性仍难达到优良水平， 外掺 Mg O的均匀性问 题是碾压混凝土外掺 Mg O筑坝技术推广应用的障碍因素之一。 Mg O分布 的均 匀性是混 凝土外掺 Mg O 技术一个非 常重 要的技术指标， 其分布不均会导致混凝土的不均匀膨胀 ， 可能 对混凝土结构产生破坏作用， 因此规范对 Mg O分布的均匀性有 明确的规定 。目前， Mg O掺入的方法有 ： 人工投料法， 即按 收稿 日期 ：2 0 0 9 - 0 9 - - 0 9 1 30 照每盘混凝土需加入的 Mg O量， 称量后人工投入； 加水搅拌 后加入法 ； 在生产水泥 时掺 人法 ， 四川沙牌水电站采用 了此 法。 第 、 两种方法的 Mg O均匀性必须通过成倍延长拌合时 间来实现 ， 这势必影响了搅拌机的产量， 从而影响工程施工工 期。 第种方法应该说 比较彻底地解决了 Mg O的均匀性 问题 ， 但这种情况并不能在大部分工程中实行， 因为水泥生产厂家的 生产受到影响 ， 往往因为经济方面的原因而拒绝生产 。因此 ， 寻 找一种能快速均匀拌制 Mg O碾压混凝土的工艺方法是其工程 成功应用 的支持性技术 ， 具有重要的实用价值。 1 创新方法的提 出 碾压混凝土外掺Mg O均匀性方法研究以云南马堵山水电站 工程外掺 Mg O碾压混凝 土筑坝技术课题研究为依托 ， 经过 2年 来的试验研究， 提出了制取 Mg O悬浮液和Mg O悬浮液采用多 点分散加入的创新方法， 且在工程实践中取得了显著的效果。 1 1 Mg O 悬浮液 的制备 制备 Mg O悬浮液是本方法的核心点之一。 如图 1 所示， 水工 轻烧 Mg O、 木质素磺酸钙分散剂、 水， 采用电子秤自动秤量投入至 搅拌壶内， 启动搅拌器搅拌 l 5 s ， Mg O悬浮液制备完成。Mg O悬 浮液加入或等待加入至搅拌机时不停止搅拌。上述各种材料均采 用了电子计量， 既准确又快捷。 加入的各种材料及其比例均遵循混 凝土配合比的要求， 并未引人多余的或有害的成分。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 木质 壶 l 多 点 分 散 器 机 图 1 新方法原理图 1 2多点 分散 加入 法 Mg O悬 浮液 多点分散 加入法 是本方法 的核心点 之二 。 如 图 1 ， Mg O悬浮液采用多点分散器加入至搅拌机内， 与混凝土的 其他组分一起搅拌生产出外掺 Mg 0碾压混凝土。多点分散加 入可使Mg O在第一时间更加均布存在， 加入的点越多在相同搅 拌时间内其分布的均匀性越好。 2 试验与分析 2 1 Mg O 加 入 的 3种 不 同方法 本研究中采用了人工投干料法、 加水搅拌后加入法和本创 新方法 3种不同方法的对比研究。前两种方法为目前常用的方 法， 它们以加于粉或单点加入为特点。 2 2 Mg O均 匀性评价标准 Mg O均匀性评价标准采用水电规科 1 9 9 5 0 0 2 3号( Mg O微 膨胀混凝土筑坝技术暂行规定 。其均匀性以 C V值的大小区 分为优秀、 良好、 一般、 较差 4个等级， 如表 1 。 2 3 样 品 的制备 2 3 1 新方法的样品制备 表 1 Mg O均匀性评价指标 MG O = 1 0 0 ： 7 2 ： 1 0 7 ： 7 9 9 ： 1 8 8 8 ： 1 7 9 ： 7 1 6 ， 其中 Mg O的掺量为( 水 泥 +粉煤灰总质量 ) 4 。 ( 2 ) Mg O悬浮液的配制： Mg O 7 1 6 k g ， 木质素磺酸钙水溶液 ( 3 0 的质量为有效固含量、 7 0 的质量为水) 0 3 6 k g ， 水 1 0 0k g ， 经电子秤 自动计量后投入搅拌壶搅拌， 搅拌时间为 1 5 S 。 ( 3 ) 往搅拌机内依次加入砂和石 ； 水泥和粉煤灰， 减水剂 ， Mg O悬浮液， 各种材料按设计量加入搅拌机后， 搅拌一定时间， 形成外掺 Mg O碾压混凝土拌和物样品。 2 3 2 常用方法的样品制备 ( 1 ) 混凝土配合 比同上 ， Mg O外掺量为( 水泥 +粉煤灰总 质量 ) x 4 。 ( 2 ) Mg O和砂和石、 水泥和粉煤灰、 减水剂一起加入至搅拌机 内搅拌， 搅拌一定时间， 形成外掺 Mg O碾压混凝土拌合物样品。 2 4试验 分析 按规范要求从混凝土拌合物的不同部位采集 3 0个样品进 行均匀性检测试验， 采用 GB T 1 7 6 2 o 0 8 水泥化学分析方法 嘲 中Mg o含量测定的滴定法要求进行 Mg O含量的测定。如表 2 ， 表明了采用现有的2种方法与本新方法在相同搅拌时间条件 下对 Mg O分布均匀性的影响。从表 2可知， 在搅拌时间为 7 5 s 的条件下， Mg O以干粉加人时， 其分散均匀性 C V值为 0 2 7 ， Mg O 加水搅拌后加入时， 其分散均匀性 C V值为 0 2 4 ， 均匀性评定 为较差。本创新方法在搅拌时间为 7 5 S 时， Mg O分布的均匀性 C V值为 0 1 6 ， 达到良好水平。 而 7 5 S 为强制式搅拌机拌制碾压 混凝土 的正常时间， 即采用本方法并不 因 Mg O的加入而需要增 加拌和时间， 不会影响混凝土的产量。 如表 3 ， 表明了采用现有的 2种方法与本新方法在达到相 同均匀性时所需的搅拌时间。 从表 3可知， 在 Mg O分散均匀性 达到良好水平时( c v值为 O 1 6 0 1 7 ) ， Mg 0以干粉加入时其拌 和时间要 1 5 0 S ， Mg O加水搅拌后加入时其拌和时间要 1 2 0 S ， 而本创新方法的搅拌 时间仅需 7 5 S 。 3工程 实践 ( 1 ) 碾压混凝土配合比为： 水： 水泥： 粉煤灰： 砂： 石： 减水剂： 马堵山水电站工程地处云南省红河流域的中下游个旧和 表 2相同搅拌 时间不 同方法 Mg O分布均匀性评价 下转第 1 3 5页 l 31 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 5 ) 配筋措施 在基础内设置必要的温度配筋， 在基础突然变化、 转折部 位， 底板与墙转折处 、 孔洞转角及周边部位， 增加斜向构造配 筋， 以改善应力集中。在基础与墙、 地坑等接缝部位 ， 适当增大 配筋率， 设暗梁， 以减轻边缘效应， 提高抗拉伸强度， 控制混凝 土裂缝开展。 3 - 2 施 工措施 ( 1 ) 控制混凝土出机和入模温度， 以降低混凝土的绝对温 升值， 降低混凝土内外温差 控制混凝土的出机温度： 与搅拌站约定混凝土出机温度小 于 2 8， 混凝土中的砂石等骨料对出机温度影响大， 高温时采 用冷水淋洒， 降低混凝土出机温度。控制混凝土人模温度： 与搅 拌站约定混凝土入模温度小于 2 8， 气温高时， 在输送泵管上 采取降温措施， 以防混凝土入模温度过高， 在水平输送管上铺 麻袋并淋水降温等。控制混凝土运输温度： 高温运输时运输罐 体要加盖帆布。 ( 2 ) 测温监控保证措施 如测温时发现内外温差大于2 5， 采取浇冰水养护的方法 降低养护温度， 减小内外温差。 淋洒的水源中加入片冰冷却， 使 淋洒水的温度降低至 1 5以下 ， 运输成品片冰的车辆要及时 进场 。 ( 3 ) 混凝土采用分层浇筑 混凝土采用 自然流淌分层浇筑， 每层混凝土浇筑厚度控制 在 6 0 c m 左右 ， 在上层混凝 土浇筑前 ， 使其尽可能 多的 向外 界 散发热量， 降低混凝土的温升值 ， 缩小混凝土的内外温差及温 度应力 ， 不致 出现冷缝。 ( 4 ) 严格控制混凝 土的坍落度 严格控制混凝土的坍落度( 1 4 1 6 c m) ， 进行混凝土的二次 上接第 1 3 1页 金平县河段 内， 距河 口( 中越边境 口岸地 ) 约 1 0 6 k m。该坝坝高 1 0 7 5 m， 碾压混凝 土重力坝 ， 混凝 土量约为 1 0 0万 m 。工程地 处典型的亚热带气候 ， 年平均气温高达 2 3 5( 工地实测值) ， 季节温差小， 无冬季。 大坝温控采用了埋设 P E管通大坝基坑渗 水和大坝强约束 区常态混凝土 、 碾压混凝土外掺 Mg O 的方法 ， 不采用强制冷却温控措施。 大坝强约束区常态混凝土外掺 Mg O为 4 ， 强约束区碾压 混凝土外掺 Mg O为 4 5 。 混凝土拌制采用 4 m， 双卧轴强制式 搅拌机 ， 共 2台。Mg O采用 2 0 t 立罐储装， 采用螺旋机取料电 子秤计量投料， 全过程实行了自动化管理。 外掺 Mg O碾压混凝 土的拌和时间为 7 5 S ， 外掺 Mg O常态混凝土的拌和时间 5 5 S 。 Mg 0外掺方法采用了本文创新方法。 经统计， 共生产外掺 Mg O 碾压混凝土 6 5 万 m ， 检测点数 4 6 8次， 其中 C V值为 0 1 5 ， 极 差为 I 8 ， 均匀性达到优秀水平 ； 生产外掺 Mg O常态混凝土 4万 r n 3 ， 检测点数 2 7 5次， 其中 C V值为 O 1 3 ， 极差为 1 5 ， 均 匀性达到优秀水平。 混凝土产量并未因外掺 Mg O而受到影响。 4结论 通过采用制备 Mg O悬浮液和多点分散加入的创新方法 ， 振捣， 减少混凝土的收缩值， 增加混凝土的密实度 ， 提高混凝土 的抗裂性能 。 ( 5 ) 及时排 除混凝土泌水 在振捣过程 中产生 的泌水 ， 消除泌水对混凝 土层间黏结能 力 的影 响， 提高混凝土的密实度及抗裂性能 。 ( 6 ) 混凝土 的表面处理 由于泵送混凝土表面的水泥浆较厚 ， 在混凝土浇到顶面 后 ， 及时把浮浆赶跑， 浇筑 2 3 h后， 用刮杆初步按标高刮平， 用 木抹子反复( 至少 3次) 搓平压实， 使混凝土在硬化过程初期产 生的收缩裂缝在塑性阶段就予以封闭填补， 以控制混凝土表面 龟裂 。 ( 7 ) 混凝土 的养护 1 0m厚底板 ， T b = 一 2 5= 3 6 6一 2 5= l 1 6 ； 1 8 m 厚底板， T b = T x - 2 5 C = 3 9 7 C - 2 5* C = 1 4 ， 7。可知， 混凝土内 外温差都不会大于 2 5， 不采取蓄水养护措施 ， 底板的养护方 法为直接浇水， 使混凝土表面始终保持湿润。 参考文献： 1 】 李彤厚 大体积混凝土承台施工温度裂缝控制实例 J 】 建筑技术开 发， 2 0 0 1 ( 1 O ) 2 】 曹可之 大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施叨建筑结构 ， 2 0 0 6 ( 8 ) 作者简介 ： 单位地址 联系电话 黄子春( 1 9 6 2 一 ) ， 男， 高级工程师， 国家注册监理、 造价工程 师， 青岛高级咨询师， 山东省高级预算师。 山东省青岛市抚顺路 1 1 号( 2 6 6 0 3 3 ) 0 5 3 2 8 5 0 7l 8 2 6 既实现了良好的均匀性又不影响混凝土产量， 实行了Mg O碾压 混凝土的快速均匀拌制， 对外掺 Mg O碾压混凝土筑坝技术的推 广将起积极作用。 参 考 文 献 ： 1 陈昌礼， 李承木 M g O混凝土的研究与进展 J 】 混凝土 ， 2 0 0 6 ( 5 ) ： 4 5 4 7 2 】2 陈秋华 沙牌碾压混凝土拱坝的技术创新及成就【 J 】 水电站设计， 2 0 0 6 ( 5 ) ： 1 3 1 7 【 3 罗明华 索风营水电站大坝碾压混凝土外掺 M g O施工工艺 C 2 0 0 4 全国R C C D筑坝技术交流会论文集 ， 贵州贵阳， 2 0 0 4 ： 3 1 6 3 2 0 【 4 J 水电规科 1 9 9 5 1 0 0 2 3 号， M g O微膨胀混凝土筑坝技术暂行规定【 s f 5 J5 G B T l 7 6 2 o o 8 ， 水泥化学分析方法 s 】 北京 ： 中国标准出版社， 2 O 0 8 作者简 介 单位地址 联 系电话 谢祥明( 1 9 7 4 一 ) ， 男， 高级工程师， 博士生， 主要从事水利水 电技术研究工作。 云南省红河州元阳县南沙镇南沙水电油办公室( 6 6 2 4 0 0 ) 1 3 7 6 9 40 6 6 9 l 1 35 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m