透水模板结合真空脱水工艺在船闸混凝土中的应用.pdf

第 3期 2 0 1 2年 6月 水利水运工程学报 HY DR O- S C Ⅱ AND ENGD 砸R No ． 3 J u n ．2 0 1 2 透水模板结合真空脱水工艺在船闸混凝土中的应用 孔繁龙 ，钱 文勋 ，陈迅捷。 ( 1 ．扬州市航道管理处，江苏 扬州 2 2 5 0 0 3 ； 2 ．南京水利科学研究院 水利部水工新材料工程技术研究中心 ， 江苏 南京2 1 0 0 2 9 ) 摘 要 ： 针对船闸混凝土工程 ， 以室内试验研究和现场工程应用相结合的方法， 探讨透水模板结合真空脱水工艺 对混凝土外观质量、 表层强度、 抗冲磨性能和抗渗性能的影响． 结果表明， 在不改变混凝土配合比的前提下， 透 水模板衬垫结合真空脱水工艺可有效降低混凝土表层水胶比， 提高混凝土密实性 ， 改善混凝土外观质量； 同时 提高混凝土抗冲磨性能和混凝土抗渗性能． 关键词 ： 船闸混凝土； 透水模板； 真空脱水； 工程应用 中图分类号 ： T V 4 3 1 ； T U 5 0 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 9 — 6 4 0 X( 2 0 1 2 ) 0 3 — 0 0 8 3 — 0 4 裂缝超限、 外观质量缺陷是 目前水运工程混凝土质量通病 ， 在船闸钢筋混凝土结构 ， 尤其是局部大体积 混凝土结构的施工过程中显得尤为突出， 如船闸廊道和闸室墙等大体积混凝土 J ． 船 闸闸室墙混凝土面积 大 ， 常规工艺施工时容易出现外观缺陷( 包括蜂窝 、 麻面 、 砂线 、 色差大等) ， 养护稍不当， 则 出现塑性开裂 ， 这 在闸室倒角施工时尤为明显． 透水模板衬垫 由耐碱性能优 良的高分子聚合物纺织纤维材料和高分子聚合物排水 网格复合而成 ； 高分 子聚合物纺织纤维材料均匀 、 密布 、 穿刺略大于水分子直径 的微孔 ， 使混凝土 中多余的水分在真空作用下能 轻易透过微孔进入排水网格 ， 继而排出混凝土模板． 透水模板衬垫可以使混凝土均匀脱水， 混凝土均匀致密 ， 有效改善混凝土表观光洁度 ． 船闸闸室墙由于混凝土设计强度低 ， 抗冲磨耐久性问题较为突出， 一般在投人使用 2～ 3 a 后均 出现不 同程度的冲磨破坏． 在不改变工程强度等级设计的前提下 ， 采用新施工技术不失为一种选择． 真空脱水通过 机械方法 ， 可带走混凝土表层多余水分 ， 显著降低{ 昆 凝土表层水胶 比、 提高混凝土密实性， 改善混凝土表观质 量和内在强度【 ． 我国水利部门在 2 0世纪 5 0年代也曾在不少工程中应用 J ， 多年的应用经验证明该方法确 实可有效提高混凝土表层质量 以及抗冲磨耐久性． 传统脱水工艺需要加工过滤层和模板密封措施 ， 采用透水 模板衬垫不仅可简化脱水工艺且可使得脱水更为均匀 ， 因此 ， 真空脱水结合透水模板可实现“ 双赢” ． 本文针对船闸混凝土工程， 室内试验研究和现场工程应用相结合 ， 探讨透水模板结合真空吸水工艺对混 凝土外观质量 、 力学性能和耐久性能的影响． 混凝土 配合 比及工 艺 1 ． 1 试 验配合 比 采用海螺牌 P ． O 4 2 ． 5水泥 ， 扬州华维振扬新型材料有限公司 Ⅱ级粉煤灰 ， T MS系列高性能减水剂 ， 细度 模数 2 ． 6的江砂和 5— 2 5 m m连续级配 的人工碎石． 京杭运河船闸扩容工程施桥三线船 闸工程 闸室墙混凝 土设计强度等级为 C 2 5 ， 泵送施工 ， 坍落度要求 收稿 日期 ： 2 0 1 1 — 1 2 — 0 1 作者简介 ： 孔繁龙( 1 9 6 5 一 ) ， 男， 江苏靖江人， 高级工程师， 硕士， 主要从事水运、 公路、 桥梁工程建设管理及施工技术研究 E — ma i l ： 9 3 9 3 6 2 2 1 5 @ q q ． c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 水 利 水 运 工 程 学 报 2 0 1 2年6月 ( 1 5 0 + 1 0 ) m m． 设计要求混凝土中粉煤灰最大掺量为胶凝材料总量的 8 ％． 根据设计要求 ， 通过室内试验确定 C 2 5混凝土配合 比， 同时设计强度等级为 C 3 5的混凝土进行平行 比较 ， 各试验配合 比为 ： C 2 5混凝土 ， 水胶 比 为 0 ． 5 5 ， 粉煤灰掺量 8 ％ ， 水泥为 2 8 5 k g ／ m ， 粉煤灰为 2 5 k v ／m ， 砂为 7 6 0 k g ／ m ， 小石为 5 1 2 k g ／ m ， 中石为 6 2 6 k g ／ m ， 水为 1 7 0 k g ／ m。 ， T MS为 5 ． 0 k g ／ m ； C 3 5混 凝土 ， 水胶 比为 0 ． 5 5 ， 粉煤灰 掺量 为 8 ％ ， 水 泥为 3 4 8 k g ／ m ， 粉煤灰为 3 0 k g ／ m ， 砂为 6 9 8 k g ／ I l l ， 小石为 5 1 2 k g ／ m。 ， 中石为 6 2 6 k g ／ m ， 水为 1 7 0 k g ／ m ， T MS 为 6 ． 0 k g ／ m ． 1 ． 2混 凝土 脱水工 艺 透水模板衬垫为南京水利科学研究院引进 国外先进技术 自行开发研制 ； 真空脱水采用混凝土真空吸 水机． 混凝土试件脱水真空度维持在( 0 ． 0 6～ 0 ． 0 8 ) MP a ． 方案一将透水模板衬垫垫于带孔的混凝土试模底部 ， 利用混凝土 自重和振动压力排水 ； 方案二将透水模 板衬垫垫于带孑 L 的混凝土试模底部， 等混凝土振动密实后 ， 采用真空脱水 5 mi n ， 然后再将混凝土振动密实 ， 最后真空脱水 5 m i n ． 2 试验结果及分析 2 ． 1 混凝土表层回弹强度 对采用透水模板衬垫和透水模板衬垫结合真空脱水工艺 的混凝土试件的回弹强度进行试验分析试验结 果表明 卜 f C 2 5混凝土 7和 2 8 d 龄期对应的表层 回弹强度 ， 不使用透水模板 的为 2 7 ． 5和 3 1 ． 3 MP a ， 使用 透水模板衬垫的为 2 7 ． 9和 3 5 ． 8 M P a ， 使用透水模板衬垫结合真空脱水工艺 的为 3 5 ． 3和 4 2 ． 1 MP a ； 对于 C 3 5混凝土 ， 不使用透水模板 的7和 2 8 d龄期对应的表层 回弹强度为 2 9 ． 1和 3 6 ． 1 MP a ． 可见 ， 对于 C 2 5混 凝土 ， 采用透水模板衬垫可使 2 8 d的表层强度提高 1 4 ％ ； 采用透水模板衬垫结合真空脱水工艺提高 3 5 ％ ， 甚至大于 C 3 5混凝土的2 8 d表层强度． 2 ． 2不 同深度 混凝土 强度 将真空脱水后的混凝土拌合物分层取样 ， 重新装模振动成型 ， 标准养护后检测混凝土试件抗压强度． 真 空脱水工艺对不同深度混凝土强度的影响试验结果见表 1 ． 表 1 真空脱水工艺对不同深度混凝土强度的影响 Ta b．1 Co mpr e s s i v e s t r e n g t h o f d i ffe r e n t d e p t h c o n c r e t e a do pt i n g v a c u um d e wa t e r i n g t r e a t me n t 注 ： 表中值左侧 为强度值 ， 右侧为强度 比值 ， 以 C 2 5混凝土强度为基准 1 0 0 ％ 试验结果表明， 与未采用透水模板衬垫结合真空脱水工艺的 C 2 5组相 比， 采用透水模板衬垫结合 真空 脱水工艺对不同深度混凝土 7 d强度影响不大． 采用透水模板衬垫和透水模板衬垫结合真空脱水工艺对 0～ 5 e l -ii 深度的表层混凝土抗压强度提高 2 5 ％， 强度等级 由 C 2 5提高至 C 3 5 ； 但对大于 5 c m深度的混凝土的抗 压强度没有影响． 2 ． 3 混凝土抗冲磨性能及抗渗性能 混凝土抗 冲磨试验依据《 水工混凝 土试验规程》 _ ‘ ‘ 混凝 土抗冲磨试验 ( 水下钢球 法) ” 执行． 采用透水 模板衬垫和透水模板衬垫结合真空脱水工艺对混凝土抗冲磨性能的影响试验结果见图 1 ． 由图 1可见 ， 采用 透水模板衬垫和透水模板衬垫结合真空脱水工艺可有效提高混凝土抗 冲磨性能． 采用透水模板可使 C 2 5混 凝土抗冲磨强度提高 6 8 ％ ， 超过 C 3 5混凝土本体抗冲磨强度． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 6 水 利 水 运 工 程 学 报 2 0 1 2年 6月 参考文献 ： [ 1 ]苏宁．船闸大体积混凝土裂缝的控制与预防[ J ] ．中国水运， 2 0 0 8 ， 8 ( 1 ) ： 1 2 8 ． 1 2 9 ．( s u N i n g ．C o n t r o l o f a n d p r e c a u t i o n a g a i n s t c r a c k s i n l a r g e — v o l u me c o n c r e t e o f s h i p l o c k s [ J ] ．C h i n a Wa t e r T r a n s p o r t ， 2 0 0 8 ， 8 ( 1 ) ： 1 2 8 — 1 2 9 ．( i n C h i n e s e ) ) [ 2 ]张伟．船闸混凝土裂缝机理与控制措施研究[ J ] ．中国水运， 2 0 0 8 ， 8 ( 1 2 ) ：2 4 4 - 2 4 5 ．( Z H A N G We i ．Me c h a n i s m a n d c o n t r o l o f c r a c k s i n c o n c r e t e o f s h i p l o c k s [ J ] ．C h i n a Wa t e r T r a n s p o rt， 2 0 0 8 ， 8( 1 2 ) ： 2 4 4 - 2 4 5 ．( i n C h i n e s e ) ) [ 3 ]朱平， 王海滨， 刘宏新． 船闸工程闸室侧墙裂缝分析与处理[ J ] ． 水运工程， 2 0 0 6 ( 8 ) ： 1 1 6 ． 1 1 9 ．( Z H U P i n g ， WA N G Ha i — b i n ，L I U Ho n g — x i n ．A n a l y s i s a n d t r e a t m e n t o f c r a c k s i n s h i p l o c k s c h a m b e r w a l l [ J ] ．P o r t &Wa t e r w a y E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 6 ( 8 ) ： 1 1 6 - l 1 9 ．( i n C h i n e s e ) ) [ 4 ]田正宏， 郑小伟， 宋健大， 等．透水模板改善混凝土性能试验[ J ] ． 建筑材料学报， 2 0 0 8 ，1 1 ( 4 ) ：1 7 2 — 1 7 8 ．( T I A N Z h e n g — h o n g ， Z H E N G X i a o — w e i ， S O N G J i a n — d a ， e t a 1 ．P e r f o r ma n c e t e s t s o f c o n c r e t e p o u r e d w i t h c o n t r o l l e d p e r m e a b i l i t y f o r m w o r k l J I ． J o u r n a l o f B u i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 0 8 ， 1 1 ( 4 ) ： 1 7 2 — 1 7 8 ．( i n C h i n e s e ) ) [ 5 ]梅佳鸿，丛炳刚， 穆红臣， 等．透水模板布在青岛海湾大桥的应用[ J ] ．公路交通科技， 2 0 1 0 ，2 7 ( 9 ) ：1 4 7 — 1 5 0 ．( ME I J i a — h o n g ，C O N G B i n g — g a n g ， MU H o n g — c h e n ， e t a 1 ．A p p l i c a t i o n o f c o n t r o l l e d p e r me a b i l i t y f o r m w o r k t e x t u r e i n Q i n g d a o b a y b ri d g e [ J ] ．J o u rna l o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t a t i o n R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t ， 2 0 1 0 ， 2 7 ( 9 ) ：1 4 7 — 1 5 0 ．( i n C h i n e s e ) ) [ 6 ]鄢俊 ， 陈迅捷， 张燕迟，等．水利部“ 9 4 8 ” 项目——受控渗透性模板衬垫关键技术[ R] ．南京：南京水利科学研究院， 2 0 0 8 ．( Y A N J H n ，C H E N X u n — j i e ， Z H A N G Y a n — c h i ， e t a 1 ．“ 9 4 8 ”P r o j e c t o f M i n i s t r y o f Wa t e r R e s 0 u r c e s ——k e y t e c h n o l o g y o f p e r m e a b i l i t y f o r m w o r k t e x t u r e [ R ] ．N a n j i n g ： N a n j i n g H y d r a u l i c R e s e a r c h I n s t i t u t e ， 2 0 0 8 ．( i n C h i n e s e ) ) [ 7 ]陈迅捷 ， 张燕迟， 陆采荣．利用环保再生材料制作混凝土防渗 U型渠道技术成果转化[ R] ．南京 ： 南京水利科学研究 院 ， 2 0 0 7 ．( C H E N X u n - j i e ， Z H A N G Y a n — c h i ， L U C a i — r o n g ．P r o j e c t o f t r a n s f o r m a t i o n o f t e c h n o l o g i c a l a c h i e v e m e n t s — t e c h n o l o g y o f U — t y p e c h a n n e l p r o d u c e d b y c o n c r e t e w i t h p l e n t y o f i n d u s t ri a l r e s i d u e [ R] ．N a n j i n g ：N a n j i n g H y d r a u l i c R e s e a r c h I n s t i t u t e ， 2 0 0 7 ．( i n C h i n e s e ) ) [ 8 ]邵文健， 张燕迟， 王端良．真空滑模 的研制及在水工建筑物溢流面施工 中的应用[ R] ．南京 ： 南京水利科学研究院， 1 9 8 5 ．( S HAO We n — j i a n．Z HANG Y a n — c h i ．WAN G Du a n — l i a n g ．S t u d y a n d a p p l i c a t i o n o n c o n c r e t e s l i d e f o rm w o r k u s i n g f o r s p i l l w a y s u r f a c e i n h y d r a u l i c s t r u c t u r e s [ R] ．N a n j i n g ： N a n j i n g H y d r a u l i c R e s e a r c h I n s t i t u t e ，1 9 8 5 ．( i n C h i n e s e ) ) [ 9 ]S L 1 9 1 — 2 0 0 8 ， 水工混凝土结构设计规范[ s ] ．( S L 1 9 1 - 2 0 0 8 ， D e s i g n c o d e f o r h y d r a u l i c c o n c r e t e s t ruc t u r e [ S ] ．( i n C h i n e s e ) ) [ 1 0 ]J r r J 2 7 0 - 9 8 ， 水运工程混凝土试验规程[ s ] ．( J rr I 1 2 7 0 - 9 8 ， T e s t i n g c o d e o f c o n c r e t e fo r p o r t a n d w a t e r w a y e n g i n e e r i n g [ s ] ． ( i n Ch i n e s e ) ) App l i c a t i o n o f v a c u um d e wa t e r i ng me t ho d wi t h c o n t r o l l e d p e r m e a b i l i t y f o r mwo r k t e c hno l o g y t o s h i p l o c k c o nc r e t e K O N G F a n — l o n g ，Q I A N We n ． x u n ，C HE N X u n - j i e ( 1 ． Y a n g z h o u Wa t e r w a y Ma n a g e m e n t D e p a r t m e n t ，Y a n g z h o u 2 2 5 0 0 3 ，C h i n a ；2 ． R e s e a r c h C e n t e r o n N e w Ma t e r i a l s i n H y d r a u l i c S t r u c t u r e s ， Mi n i s t r y o f W a t e r R e s o u r c e s ，N a n fi n g H y d r a u l i c R e s e a r c h I n s t i t u t e ，N a n j i n g 2 1 0 0 2 9 ，C h i n a ) Abs t r a c t：T h e f a c e q u a l i t y，s t r e n g t h o f s u rfa c e， a b r a s i o n— r e s i s t a n t p r o p e r t i e s a n d p e r me a bi l i t y p r o p e r t i e s o f s h i p l o c k c o nc r e t e，a do p t i n g v a c uu m d e wa t e r i n g me t h o d c o mb i n e d wi t h c o nt r o l l e d p e r me a b i l i t y f o r mwo r k t e c h n o l o g y，a r e s t ud i e d i n i nd o o r e x p e r i me n t s a n d fi e l d a p pl i c a t i o n． T he r e s e a r c h r e s u l t s i n d i c a t e t h a t ma ke us e o f t he t e c h n o l o g y i ns t e a d o f c h a n g i n g c o n c r e t e mi x c a n e ffic i e nt l y l o we r t h e wa t e r — c e me n t r a t i o o f s u rfa c e c o nc r e t e，a nd i mp r o v e t h e f a c e q u a l i t y a n d c o mp a c t n e s s o f s urfa c e c o n c r e t e； a t t h e s a me t i me， t he a n t i — a b r a s i o n a n d i mp e r me a b i l i t y p e rfo r ma n c e o f c o n c r e t e c a n b e i mp r o v e d b y me a n s o f t hi s t e c h n o l o g y． Ke y w o r d s ：s h i p l o c k c o n c r e t e ；c o n t r o l l e d p e r m e a b i l i t y f o r mw o r k ( C P F) ；v a c u u m d e w a t e r i n g m e t h o d ； e n g i n e e r i n g p r a c t i c e 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m