混凝土性能改善与水泥、外加剂适应性试验研究.pdf

第 4 7卷 第 2 O期 2 0 1 6年 1 0月 人 民 长 江 Ya ng t z e Ri v e r Vo 1 47 No 2 0 Oc t ， 2 01 6 文章编号： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 6 ) 2 0 0 0 4 5 0 3 混凝土性能改善与水泥、 外加剂适应性试验研究 翟 海 峰， 刘 三 明， 杜 鑫 ( 雅砻江流域水 电开发有 限公 司， 四川 成都 6 1 0 0 5 1 ) 摘要 ： 杨房沟水电站导流洞混凝土衬砌 施工初期 ， 存在混凝 拌和物 流动性差 、 硬 化混 凝土气 泡多且大 、 外观质 量差、 混凝土 内外温差大、 易裂缝等 问题 。为此 ， 采用不同水泥、 外加剂等 对不 同配比的混凝 土性能进行 了试 验 。通过对 比分析认为水泥、 外加 剂存在适应性 问题 ， 最终确 定 了满足 设计、 施 工要 求的混凝土 、 外加 剂等及 配合 比。试验成果为该工程后期施工奠定 了良好的基础 。 关键词 ： 混凝土外加 剂；适应性 ；混凝 土性 能改善 ；杨房沟水 电站 中图法分类号 ： T V 4 3 l 文献标志码 ：A DO I ： 1 0 1 6 2 3 2 j c n k i 1 0 0 1 4 1 7 9 2 0 1 6 2 0 0 1 4 从 2 0世纪 9 0年代开始 ， 我国基础设施建设对混 凝土制品需求逐渐增大 ， 相关产业 迅速发展起来。随 着建筑技术的不断进步 ， 对水泥混凝土的要求越来越 高 ， 混凝土外加剂在混凝土性能改善方面发挥 的作用 越来越重大 ， 已成为混凝土中必不可少的第 5组份 。 杨房沟水电站两条导流隧洞全断面采用钢筋混凝 土 衬砌 ， 边 顶 拱采 用 C 2 5 W8 F l O 0混 凝 土 ， 底 板 及 矮 边 墙部分采用 C 3 5 W8 F l O 0( 后期改 为 9 0 d龄期 ) 混 凝 土。混凝土采用泵送施工 ， 浇筑初期 ， 混凝土拌和物流 动性差、 较黏稠， 导致混凝土 内部气泡难 以排出 ， 施工 难度较大， 需要对混凝土施工性能作进一步改善 。 l 混凝土施工初期存在的问题及其研究思路 在导流隧洞混凝土浇筑初期 ， 存在 4个 问题 ： 拌和物流动性差 、 较黏稠 ； 硬化混凝土气泡较多、 较 大 ， 外观质量较差 ； 由于混凝土黏稠 ， 浇筑施工难 度大， 泵车压力超过 2 0 MP a ， 且易堵管； 混凝土绝热 温升高 ， 超过 5 0 C， 混凝土内外温差大 ， 造成混凝土开 裂 。 ( 1 )混凝土配合 比原材料组成分析 ， 从混凝土配 合比和原材料的组成来看 ， 砂石骨料品质总体满足相 关规范要求； 所使用粉煤灰为 级 ， 品质稳定 ， 除个别 指标外 ， 几乎达到 I级粉煤灰的要求。所使用的水泥 各项检测指标均能满足规范要求 ； 所使用聚羧酸减水 剂和引气剂品质检测均能满足规范要求 。这些都不可 能是产 生 问题 的原 因 。 因此应进一步做水泥与外加剂 的适应性试验 ， 以 判断是否由于水泥与外加剂不相适应而引起的混凝土 拌和物流动性差、 黏稠等问题。 选择多个 品牌水泥 与所用外加剂做适应性试验 ， 判断外加剂与水泥的适 应性； 选择多个品牌外加剂与所用水泥做适应性试 验 ， 找出混凝土和易性满足工程要 求的各种 材料 ； 对 目前混凝土配合比进一步优化 ， 提出能够满足现 阶 段施工要求的配和比方案 ， 若混凝土和易性满足要求 ， 则可有效解决混凝土拌和物流动性差、 较黏稠 、 硬化混 凝 土 内部及 表面 气泡 较 多 且 较 大 ， 浇 筑施 工 难度 大等 问题 ； 进一步优化混凝 土施工配合 比， 充分利用原 材料的性能 ， 尽可能减小混凝 土温控压力。如进一步 提高粉煤灰的掺量 ， 降低混凝土的水化热和绝热温升 ， 进一步降低单位用水量 、 建设成本 ， 减少温控压力。 2 试验研究过程 2 1 外加剂 与水 泥适应性 J 2 1 1 试 验 方案 将前期施工所用品牌 A的聚羧酸 减水剂分别与 收稿 日期 ： 2 0 1 60 8 2 6 作者简介： 翟海峰， 男， 工程师， 硕士， 主要从事水电工程施工管理工作。Em a i l ： z h a i h a i f e n g y l h d c e o m e n 4 6 人 民 长 江 品牌 1水泥( 施工所用水泥 ) 、 品牌 2水泥 、 品牌 3水泥 进行 适 应 性 检 测 ， 选 择 导 流 隧 洞 施 工 使 用 的 C 3 5 W8 F l O 0泵送混凝土配合 比， 控制坍落度在 1 6 0 1 8 0 m m之间来选择单位用水量。混凝土用量具体见 表 1 。 表 1 不同品牌水泥每方材料用量 k g m 注： 减水剂掺量均为 0 7 ， 引气剂掺 量均为 0 0 0 6 ， 粉煤灰使 用现 场 施 工所 用品牌 级粉煤灰。 2 1 2 试 验 结 论 混凝土拌和试验检测结果见表 2 。 表 2不同品牌水泥拌和物性能对 比 品牌 1 水泥混凝土拌和物用水量 1 6 1 k g m 3 ， 坍落 度 1 6 5 m m， 扩展度 2 5 5 m m， 混凝土拌和物黏稠、 流动 性差、 扩展度非常小 、 保水性好 、 棍度好。因此 ， 外加剂 与品牌 1 水泥适应性较差 ， 要满足施工工艺要求难度 较大。 品牌 2水泥混凝土拌和物用水量 1 4 0 k g m ， 坍落 度 1 8 7 m m， 扩展度 4 7 0 m m， 混凝土拌和物黏稠 中， 流 动性差 ， 扩展度虽然 大， 但板结 、 抓底较严重 ， 保水性 差 ， 有泌水现象 ， 棍度差 ， 坍落度损失大。因此 ， 外加剂 与品牌 2水泥不相适应 ， 无法满足施工工艺要求。 品牌 3水泥混凝土拌和物用水量 1 7 4 k g m ， 坍落 度 1 5 5 m m， 扩展度 2 6 0 m m， 混凝土拌和物黏稠 、 流动 性差 、 扩展度小 、 单位用水量大 、 胶材用量 高、 保水性 好、 棍度好 。因此 ， 外加 剂与品牌 3水泥适应差 ， 很难 满足施工工艺要求 。 综上 ， 外 加剂适 应水 泥 的性能 较差 ， 与 3种水 泥 相 配出现 3种不 同的状态 ， 混凝土拌 和物 和易性差 、 黏 稠 ， 造成混凝土拌和物流动性差 ， 流动阻力大， 泵送混 凝土所需的泵压增大 ， 不但泵车因长期压力过高容易 出故障， 且容易堵管 ， 不利于施工 。 2 2 多种 外加剂 组合与一种水泥的相容性 2 2 1 试 验 方 案 外 加剂 与水 泥 的适 应 性 试 验表 明 ， 影 响混 凝 土 拌 和物黏稠度的主要原 因为外加剂与水泥 的适应 性较 差 。试验选择另一品牌 B的聚羧酸减水剂和引气剂 ， 以及不同配方的该品牌减水剂 ， 同时调整外加剂组合 ， 与品牌 1 水泥做相容性试验。试验所使用 的配合比参 照原施工所用配和 比， 试 验主要 目的是降低混凝土拌 和物黏稠度 、 和易性 ， 满足设计施工要求。 2 2 2 试 验 结 果 根据外加剂的组合 ， 共进行 了 8次混凝土拌和物 性能试验。试验结果见表 3 。 组合( 1 ) 混凝土拌和物和易性、 流动性好 ， 扩展度 大 ， 但碎石级配小石与 中石 比为 6 5 ： 3 5 ， 不合理 ， 混凝 土中粗骨料太少 ， 对其强度和抗裂性不利 。 组合( 2 ) 调整碎 石级配为原施 工所 用配 比， 小石 与中石比为 4 5 ： 5 5 ， 后续组合 ( 3 ) 至组合 ( 8 ) 均采用此 碎石级配 ， 混凝土拌 和物和易性 及流动性好 ， 扩展度 大 ， 不 黏稠 ， 利 于施工 ， 含 气量 略偏 大 ， 为 6 。 组合( 3 ) 混凝土拌和物和易性 中， 流动性 中， 扩展 度大 ， 稍黏稠 ， 坍损较大 ， 施工有一定难度 。 表 3 品牌 B外加剂 组合与品牌 1 水 泥拌 和物性能对比 注 ： ( 1 )括号 中的数字为损失率， 单位 为 。( 2 )各组合均添加相 同掺量的品牌 B新配引气剂； 减水剂 1为品牌 B新 配方减水剂 ， 增加 了降稠成分 ； 减水剂 2 、 减水剂 3为施 工场 区内其它 工程所使 用该 品牌 B减 水剂 ， 无 降稠成 分。( 3)未特殊说 明， 减 水剂掺 量均 为 0 7 ， 引气 剂掺 量 均 为 0 0 0 6 粉煤灰使 用现场施 工所用品牌 级粉煤灰。 第 2 O期 翟海峰， 等 ： 混凝 土性能改善与水泥、 外加剂适 应性试验研 究 4 7 组合( 4 ) 减水剂掺量调整为 0 8 ， 混凝土拌和物 和易性中， 流动性 中， 扩展度大 ， 黏稠 ， 有泌水 ， 施工难 度 大 。 组合 ( 5 ) 混凝土拌和物和易性差 ， 流动性差 ， 扩展 度小 ， 黏稠， 施工难度大。 组合( 6 ) 增加 0 0 4 缓凝组份， 混凝土拌和物 和 易性 及流 动性好 ， 扩展 度大 ( 5 9 3 m m) ， 0 5 h后 扩展 度 损失为 3 4 ， 不黏稠 ， 坍落度为 2 1 5 m m， 0 5 h坍损 为 3 ， 1 h坍损为 3 7 ， 施工容易。 组合( 7 ) 减水剂掺量调整为 0 7 5 ， 混凝土拌 和 物和易性及流动性 中， 扩展度大 ， 黏稠， 施工有一定难 度 。 组合( 8 ) 增加 0 0 5 5 缓凝组份， 混凝土拌和物和 易性及流动性好 ， 扩展度大( 5 4 0 m m) ， 0 5 h后扩展度 损失为 4 4 ， 不黏稠 ， 坍落度 为 2 0 9 mm， 0 h坍损为 1 6 ， 1 h坍损为 3 0 ， 含气量为 4 1 ， 施工容易。 从 以上各组合相容性试验结果可以看 出， 无 降稠 成 分 的品牌 B减 水 剂 2 、 减 水剂 3与 品 牌 1水 泥 相 容 性一般 ， 但加入降稠成分的品牌 B减水剂 1与品牌 1 水泥相容性较好 ， 扩展度大 ， 和易性好 ， 含气量满足设 计要求 ， 其 7 d和 2 8 d混凝土抗压强度成果见表 4 。 表 4混 凝 土 抗 压 强 度 检 测 结 果 设计强度等级 m m i n 含 l kg 。J v ， 。 ， u o C3 5W8F 1 0 O 1 8 0 2 0 0 l 5 5 3 6 3 0 6 4 0 7 注： 混凝土性能及 强 度均 满足设 计及现 场施 工要 求， 混凝 土初 凝 时间 61 2 rai n、 混 凝 土 终 凝 时 间 8 5 5 rai n。 2 3试验总结 通过试验最终选定的和易性满足施工和设计要求 的配合 比如表 5所示 。掺 品牌 A外加剂与 品牌 B外 加剂的施工配合 比对 比， 水胶 比、 碎石级配、 减水剂掺 量均未改变 ， 单位用水 量 由原 1 6 6 k g m 下 调至 1 5 5 k g m ， 减少 1 1 k g m。 ， 胶材用量减少 2 9 k g m 。 。 表 5 采用品牌 A与品牌 B外加剂 混凝 土施工配合比材料用量对 比 混凝 土 设 计 坍落 水 水 泥 粉 煤 灰 砂 + i 中 石 强 度 等级g m m ( k g m 一 X k g m 一 X l 8 - m一 k g m 一 X k g m 一 X k g m一 ) C 3 5 W S F I O 0 1 8 0 2 0 0 1 6 6 3 9 3 4 4 6 8 3 5 0 l 6 ” 掺A 外 加剂 C 3 5 W S F 1 0 0 l 8 0 2 0 0 1 5 5 3 6 7 4 1 6 9 8 5 1 3 6 2 6 掺B 外 加剂 注 ： 减水剂掺 量均为 0 7 ， 混凝土含 气量控制在 3 5 5 5 之间。 3 结 语 通过对比试验研究更换外加剂 品种 ， 并根据现场 原材料情况适当调整外加剂组份 ， 有效改善 了水泥与 外加剂的适应性问题 ， 不仅提高了混凝 土拌和物施工 性能 ， 减少 了混凝土的单位用水量和胶材总量 ， 对混凝 土后期强度 、 水化热温升控制 以及外观质量、 施工效率 等方面均有不同程度的提升 ， 并进 一步降低 了工程造 价 。 参 考 文献 ： 1 柯蕾 ， 黄仕阶， 帅希文 ， 等 浅谈 混凝 土外加剂 与水泥 的适应性及 对混凝土性能的影响 J 混凝土 ， 2 0 0 4 ( 1 0 ) ： 6 0 6 2 2 刘秉京 高效减水剂与水泥的适应性 J 混凝土 ， 2 0 0 2( 9) ： 2 0 2 5 3 杨华全 ， 李文伟 水工混凝土研 究与应 用 M 北京 ： 中国水利水 电 出版 社 2 0 0 5 4 混凝土材料技 术及其质量控制 管理 M 北京 ： 中国水利 水 电出 版 社 2 0 1 3 ( 编辑 ： 常汉生) St ud y o n a d a pt a bi l i t y o f c e me nt wi t h a dmi x t ur e a n d c o nc r e t e be h a v i o r i mpr o v e me nt ZHAI Ha i f e n g，L I U S a n mi n g，DU Xi n ( Y a l o n g R i v e r H y d r o p o w e r D e v e l o p m e n t C o m p a n y ， L t d ，C h e n g d u 6 1 0 0 5 1 ，C h i n a ) Abs t r a c t ： I n t he i ni t i a l c o n s t r u c t i o n o f c o n c r e t e l i n i n g f o r t he d i v e r s i o n t u nn e l o f Ya ng f a n g g o u Hy d r o p o we r S t a t i o n，t h e p r o b l e ms o f l o w c o n c r e t e mi x t ur e flui di t y，ma ny a nd l a r g e b ub b l e s i n ha r de n c o nc r e t e，p o o r a pp e a r a n c e，l a r g e i nt e r i o r a n d e x t e r i o r t e mpe r a t u r e d i f f e r e nc e o f c o n c r e t e a n d p r o n e t o c r a c ki ng e t c we r e e x i s t e d To s o l v e t h e s e p r o b l e ms，u s i n g d i f f e r e n t c e me n t a n d a d mi x t u r e s，t e s t s o n t he be ha v i o r s o f c o n c r e t e i n di f f e r e n t mi x i ng r a t i o s we r e c o n d uc t e dTh r o u g h c o mpa r i s o n a n d a na l y s i s ，i t wa s d e t e r mi n e d t h a t t he p r o b l e m wa s t he a d ap t a b i l i t y o f c e me n t a n d a d mi x t u r e，a n d t he c o n c r e t e，t he a dmi x t u r e a s we l l a s t h e mi x i ng r a t i o me e t i ng de s i g n a n d c o n s t r uc t i o n r e q u i r e me n t s we r e de t e r mi ne dThi s pa pe r pr e s e n t s t he t e s t s c h e me，pr o c e s s a n d r es u l t Th e t e s t r e s ul t s l a i d a g o o d f o u n da t i o n for t h e l a t e r p e r i o d c o ns t ruc t i o n o f c o nc r e t e p l a c e me n t o f t h e di v e r s i o n t u n ne 1 Ke y wor ds： c o n c r e t e a dmi x t ur e；a d a p t a b i l i t y；c o nc r e t e b e h a v i o r i mpr o v e me n t ；Ya n g f a ng g o u Hy dr o po we r S t a t i o n