水下不分散重混凝土在工程中的应用.pdf

1 O 低温建筑技术 2 0 1 4年第 1 0期 ( 总第 1 9 6期 ) 水 下不分 散重 混凝土在 工程 中的应用 刘晓波 ， 孙飙 ， 张守杰 ( 1 黑龙江 省水利科学研究院 哈尔滨1 5 0 0 8 0； 2 黑龙江 省水利水电勘 测设计研究院 哈 尔滨I s o o s o ) 【 摘要】 本研究以铁矿石为重骨料， 使用水溶性丙烯基新型水下不分散剂， 首次配制寒冷地区水下不分散 重混凝土， 应用于北部引嫩渠首工程泄洪闸基础水下封底混凝土浇筑。工程应用表明， 水下不分散重混凝土性能 优越 ， 是水下封底混凝土的一个新方向。 【 关键词】 水下不分散重混凝土； 寒冷地区； 封底 【 中图分类号】 T U 5 2 8 1 9 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 1 0 0 2 渠首、 泵站等一些作用巨大的临江水利工程， 其地 质形态和水文条件往往复杂， 由于工程距江道较近， 下 部基础多为强透水层 ， 存在压水层被击穿 的可能 ， 须进 行封底 ； 而工程所处位置往往枯水期水位也较高， 无法 进行无水施工或采用无水施工导致工期大大延长。 因此， 采用水下不分散混凝土进行水下封底成为 必然选择。本研究以铁矿石为重骨料， 首次配制寒冷 地区水下不分散重混凝土， 在寒冷地区临江水利工程 水下混凝 土封底方面做 出了有益尝试 。 1 水下不分散混凝 土 众所周知 ， 水泥虽然是水硬性材料， 但若将混凝土 拌和物直接倾倒于水中， 当其在水中下落时， 由于水的 冲洗作用， 骨料将与水泥分离 ， 水泥部分被水带走， 部 分长期处于悬浮状态， 当水泥下沉时， 己呈凝 固状态， 失去胶结骨料的能力。这样在水中直接浇筑的混凝土 拌和物一般分为一层砂、 砾石骨料 ， 一层薄而强度很低 的水泥絮凝体或水泥渣 ， 不能满足工程要求。2 0世 纪7 0年代以来， 科研人员着手通过改变混凝土的组分 实现混凝 土 自身性 能的改善 ， 使混凝 土直接 用于水下 浇筑过而拌和物各组分不会分散， 由此研制成功了水 下不分散混凝土。 水下不分散混凝 土亦 称为无 冷缝水 下混凝土 。水 下不分散混凝土着眼于混凝土 自身性能的改善 ， 即 通过在普通水下混凝土中加入水下不分散混凝土外 加剂( 通常为水溶性纤维素醚或水溶性丙稀酸类 的聚 合物 ) 来提高混凝土拌和物的粘稠性 ， 从而达到抗 水洗 的 目的 。 2水下不分散重混凝土 寒冷地区水下封底混凝土， 由于工况条件处于动 态和静态复合的水的冲磨、 气蚀、 侵蚀、 渗漏、 冷冰冻融 等反复共同作用下， 对水下混凝土的性能要求 ， 尤其是 耐久性的要求更为严格， 因此必须考虑以下三个因素 ， 一 是混凝土 的强度 ； 二是混凝 土的耐久性 ； 三是混凝 土 的自重。 基于以上三个因素， 本研究通过铁矿石重骨料和 水溶性丙烯基新型水下 不分散剂 的应用 ， 提高 了混凝 土 自重 ， 提高了混凝土的抗冲洗能力 ， 保证了混凝土的 强度和耐久性能 ， 首次配制寒冷地区水下不分散重混 凝土 。 3工程应用 3 1 工程概况 黑龙江省 松嫩 平原 引嫩 骨干 工程 北部 引 嫩 渠首 工程属大( 一) 型 I等工程， 主要建筑物泄洪闸 I 级， 土坝、 溢 流坝 和总干进水 闸级别 为 2级 ， 固滩工 程为 3 级。泄洪闸位于嫩江主河床， 下部基础表层为压水粘 土层 ， 下部为强透水层， 即使枯水期围堰后水位依然高 【 基金项目 黑龙江省科技攻关课题 ： “ 北部引嫩渠首工程水下不分散重混凝土关键技术研究” ( G Z 1 0 A S 0 5 ) 5 张聪， 曹明莉 碳酸钙晶须增强高强水泥砂浆的力学性能 J 东南大学学报 ( 英文版) ， 2 0 1 2 ， 2 8 ( 3 ) 6 C a o M S e r v i c e a b i l i t y a n d Re i n f o r c e me n t o f L o w Co n t e n t Whi s k e r i n Po r t l a n d C e m e n t J J o u rn a l o f Wu h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ( M a t e r i a l s S c i e n c e E d i t i o n ) ， 2 0 1 1 ，( 4 ) ： 3 3 7 C a o M，Z h a n g C，We i J M i c r o s c o p i c rei n f o r c e me n t f o r c e m e n t b a s e d c o m p o s i t e m a t e ri a l s J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l s 2 01 34 0：1 4 2 5 8 姚航无机矿物纤维增强水泥砂浆的试验研究 D 大连： 大 连理工大学 。 2 0 1 2 9 P o w e r s T C， H e l m u t h R A T h e o r y o f v o l u m e c h a n g e s i n h a r d e n e d - p o r t l a n d c e m e n t p a s t e d u ri n g f r e e z i n g Z 1 9 5 3 收稿 日期 】 2 0 1 40 61 0 作者简介】 乔欣元( 1 9 7 7一) ， 男 ， 辽 宁大连 人 ， 工程师 ， 研究 方 向： 建筑材料 。 刘晓波等： 水下不分散重混凝土在工程中的应用 达 1 0余米 ， 若采取抽水后进行陆上浇注泄洪闸混凝土 风险 ， 因此必须选择水下浇注封底混凝土。 基础方案， 不但排水成本高， 而且存在压水层被击穿的 表 1 水下不分散混凝土配合比 3 2 实验室配合比设计 北部 引嫩 渠 首 泄洪 闸工程 封底 混 凝 土设 计 强 度 等级为 C 2 5 ， 设计抗冻等级为 F 2 0 0 。实验室试验使用 哈尔滨产天鹅牌 P 0 4 2 5水泥 ， 粗集料为 5 3 0 m m 连续级配碎石， 细集料为细度模数 2 5 9中砂 ， 矿物掺 和料为 I 级粉煤灰， 外加剂为 s BG型引气剂、 S BS 型水下 不分散剂 ， 铁 矿石容 重 3 8 0 0 k g m 。经试配 ， 确 定以下配合比， 铁矿石与水下混凝土的体积 比为3 ： 7 ， 通过抛石的方式置 于水 下混凝土 中。 3 3工程应用 基于以上研究成果， 北部引嫩渠首泄洪闸工程采 用水下不分散重混凝土进行工程封底， 混凝土采用泵 送方式 运输 ， 通过漏斗及 导管进行水 下混凝 土浇注 ， 浇 筑同时均匀抛置铁矿石， 共浇筑水下混凝土 3万余方 ， 顺利完成水下混凝 土封底工作 。 3 4 应用效果 封底工程完成 2 8 d后， 建设单位委托检测单位对 封底混凝土进行 了钻 芯检验 ， 经钻芯检验 ， 水下不分散 重混 凝 土 平 均 容 重 2 7 1 0 k g m ， 平 均 抗 压 强 度 为 2 5 5 MP a ， 抗渗等级满足 W8要求， 抗冻等级满足 0 o 要求。 编号 图1水下混凝土干容重对比 图 l中 O为未 掺加水 下不 分散剂 进行 水下 浇筑 的混凝土， 为水下不分散重混凝土。通常混凝土的 容重在 2 4 0 0 k g m 左右， 通过对 比水下浇筑后的混凝 土容重 ， 我们可以看出， 水下不分散重混凝土比未掺加 水下不分散剂的混凝土的干容重增加了 1 9 1 。 4工程效 益 水下不分散剂的掺入使混凝土拌和物粗分散体 凝聚成稳定的絮凝体 ， 赋予混凝土粘滞性、 自密实性和 抗分散性， 引气组分和粉煤灰的掺人改善了混凝土的 孑 L 结构， 其共同作用实现了水下浇筑， 保证了寒冷地区 混凝土的耐久性能， 缩短了建设工期。 就封底混凝土而言， 混凝土的自重决定着封底混 凝土的设计厚度。贫铁矿石作为炼铁的淘汰品， 其本 身价值较低， 应用于水下不分散混凝土中， 不仅显著提 升了混凝土的 自重， 减少了水下混凝土的方量， 而且可 以降低封底混凝土的设计厚度， 从而节约工程成本， 经 济效益明显。 5结语 ( 1 ) 工程应用表明， 水下不分散重混凝土容重 可达 2 7 1 0 k g m 3 ， 力学性能和耐久性能优异 ， 能够应用 于寒冷地区水下工程基础封底。 ( 2 ) 水下不分散重混凝土的应用， 可以减少封 底混凝土的设计厚度 ， 缩短建设工期， 经济效益明显 ， 是封底混凝土的一个应用新方向。 参考文献 1 赵志缙， 等 新型混凝土及其施工工艺 第一版 M 北京： 中国建筑工业出版社 ， 1 9 8 6 ， 2 0 0 2 3 7 2 冯士 明， 张长民 ， 周伟 ， 等 水下不分散 混凝土 的研究 与应 用 开发 J 混凝土 ， 2 0 0 0 ， ( 7 ) ： 3 6 3 8 3 】 & N a g a t a k i ， “ A n t i w a s h o u t A d m i x t u r e s f o r U n d e r w a t e r C o n c ret e RI L EM C o mmi t t e e TC 8 4 一AAC Ma y 1 9 8 9 4 周伟， 丁新龙 ， 张长民， 等 低流动性损失水下混凝土抗分散 剂的性能研究 J 化学建材， 2 0 0 1 ， ( 5 ) ： 3 9 4 2 收稿 日期 】 2 0 1 4 0 51 4 作者简介 刘晓波( 1 9 7 9一) ， 男， 内蒙古人， 工程师， 从事水 工材料研究和水利工程检测工作。 o 塞 = F 召 l