基于水下不分散混凝土性能的试验研究.pdf

第卷第期水 利 科 学 与 寒 区 工 程V o l ,N o 年月H y d r oS c i e n c ea n dC o l dZ o n eE n g i n e e r i n gA u g,吕春雨基于水下不分散混凝土性能的试验研究J水利科学与寒区工程,():基于水下不分散混凝土性能的试验研究吕春雨(兴城市水利事务服务中心,辽宁 兴城 )摘要:通过试验分析了不同砂率、抗分散剂掺量和水胶比条件下,水下不分散混凝土d、d抗压强度以及抗分散性(悬浊物含量、p H值、水样浊度值)和流动性(扩展度、坍落度)的变化规律,结合试验数据,分析主要配合比参数的适宜区间,为混凝土优化设计及其推广应用提供技术支持.关键词:抗压强度;抗分散性;工作性;水下不分散混凝土中图分类号:T V 文献标志码:A文章编号:()收稿日期:作者简介:吕春雨(),男,辽宁葫芦岛人,高级工程师.研究方向为小型水库建设与管理、水利水电工程等.E m a i l:n i u y u w e i c o m.试验方法 试验原材料本试验所用原材料包括水泥、粉煤灰、矿粉、骨料、外加剂,以及水.水泥为冀东水泥厂生产的盾石牌PO 水泥,标稠用水量 ,比表面积 m/k g.粉煤灰为黑龙江火电公司提供的 磨 细级 粉 煤 灰,细 度 ,比 表 面 积 m/k g,需水量比 .矿粉为大连金桥超细粉有限公司提供的S 级矿渣粉,烧失量 ,需水量比 ,比表面积 m/k g,d活性指数.粗细骨料为大连庄河砂石场提供的细度模数 河砂和连续级配粒径 mm石灰岩碎石,砂含泥量 ,碎石针片状含量 ,压碎指标 .外加剂为西卡 P聚羧酸高效减水剂和UWB 型聚糖类抗分散剂,拌和水用当地自来水.通过原材料优选和外加剂试配试验合理确定各参数用量,如表.测试方法根据 水 下 不 分 散 混 凝 土 试 验 规 程(D L/T )、水运工程混凝土试验检测技术规范(J T S/T )成型养护并测定水下不分散混凝土抗分散性、流动性及力学性能.表基准配合比设计原材料用量/k gm原材料用量/k gm水 砂 水泥 碎石 矿粉 超增塑剂粉煤灰 抗分散剂 结果与分析 水胶比影响试验固定胶材用量,通过调整用水量配置水胶比为 、标准试块,探讨混凝土强度(d、d)、抗分散性(悬浊物含量、p H值、水样浊度)和流动性(坍落度、扩展度)受水胶比的影响作用,结果如图图.图不同水胶比拌合物流动度图不同水胶比拌合物抗分散性由图可知,水胶比从 增大到 坍落度变化最明显,增幅达到 ,坍落度最大值为水胶比 组的 mm;水下不分散混凝土扩展度随水胶比的增加明显增大,水胶比从 增大 到 时 扩 展 度 变 化 最 明 显,增 幅 达 到 ,该条件下的坍落度变化较小,水胶比达到 以 后 拌 合 物 扩 展 度 和 坍 落 度 增 长 变 化较缓 .由图可知,水样p H值与悬浊物含量均随着水胶比的增加而逐渐增大,水胶比 时水样p H值为 ,悬浊物含量最小为 m g/L,水胶比 时两者达到最高为 和 m g/L.在不改变胶材用量的条件下,单位体积混凝土用水量随水胶比的增大而增加,水分更好地填充内部毛细孔,表面张力作用下降使得拌合物黏聚性变差,故水胶比从 增大到 时悬浊物含量明显上升,增幅达到 .随水胶比增大水样浊度也逐渐增大,浊度最小值为水胶比 组的 NTU,水胶比从 提高到 时水样浊度呈明显上升趋势,而水胶比达到 后变化逐渐趋缓,说明水胶比并不能无限增大对抗分散性的不利影响,当达到一定界限值后水胶比不再明显改变抗分散性.空气中和水下成型养护的不同水胶比混凝土强度如图.随水胶比的增大陆上成型试件d强度逐渐减小,其d强度最大、最小值为水胶比 组 的 MP a和 水 胶 比 组 的 MP a;随水胶比的增大水下浇筑成型试件d强度呈先上升后下降的变化趋势,其d强度最大值为水胶比 组的 MP a.d水陆强度比随水胶比的增加呈上升趋势,说明水中养护试件早期强度受水胶比的影响低于空气中养护.图不同水胶比水、陆抗压强度由图可知,不同成型养护条件下的 d与d龄期强度变化规律相同,但水下浇筑成型试件 d强度最大值为水胶比 组的 MP a水下成型,水胶比 组相较于 组的水下成型 d强度明显下降,而空气中成型条件的下降幅较小.试验表明,水胶比在 以内时d普遍低于 d的水陆强度比,随着龄期的延长水下浇筑成型大于陆上成型的强度发展速度.根据以上试验数据,水胶比为 组的拌合物扩展度和坍落度达到 mm和 mm,水下浇筑成型 d强度达到 MP a,水陆强度比最高 ,p H值、悬 浊 物 含 量 和 浊 度 分 别 为 、m g/L、NTU,抗分散性符合规范要求,该组混凝土综合性能最优 .砂率影响试验固定其他条件不变,通过调整用砂量配置砂率、标准试块,探讨混凝土强度(d、d)、抗分散性(水样浊第期吕春雨基于水下不分散混凝土性能的试验研究图不同砂率拌合物流动度度、p H值、悬浊物含量)和流动性(坍落度、扩展度)受砂率的影响作用,结果如图图.由图可知,拌合物扩展度与坍落度随砂率的增大表现出相似的变化规律,两者最大值为砂率 组的 mm和 mm;砂率超过 扩展度与坍落度均逐渐下降,砂率达到 时两者明显下降到 mm和 mm,该条件下已无法达到工作性能要求.水泥浆不变时,砂率越大则包裹骨料所需要的水泥浆就越多,从而使水泥浆的润滑作用以及拌合物的流动性下降.图不同砂率拌合物抗分散性由图可知,水样p H值和悬浊物含量最大值为砂率 组的 、m g/L,最小值为砂率 组的 和 m g/L,相差不大,这表明混凝土抗分散性受试验范围内砂率的影响有限.水样浊度 值 随 砂 率 的 变 化 而 明 显 改 变,砂 率 从 增大到 水样浊度值呈先上升后下降的变化趋势,浊度值最大为砂率 组的 NTU,该条 件 下 的p H值 和 悬 浊 物 含 量 为 及 m g/L,符合现行规范要求.空气中和水下成型养护的不同砂率混凝土强度如图.空气中成型试件d强度随砂率的增加呈先上升后下降的趋势,其强度最大、最小值为砂 率 组 的 MP a和 砂 率 组 的 MP a;水下浇筑成型试件的d强度最大值为砂率 组的 MP a,而砂率进一步提高至 时强度明显下降,仅有 MP a,为砂率 组的 .随着砂率的增大空气中成型试件 d强度变化不明显,而水下浇筑成型试件 d强度呈先上升后下降的变化趋势,最大值为砂率 组的 MP a,进一步增大砂率至 时强度明显下降.图不同砂率水、陆抗压强度结合相关试验数据,拌合物扩展度与坍落度最大值均出现在砂率为 组,水下浇筑成型条件下砂率为 和 组试件强度相差不大,进一步提高砂率到 水下浇筑成型 d强度明显下降.水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷 抗分散剂影响试验固定水胶比 ,配置抗分散剂掺量为 、标 准 试 块,探讨混凝土强度(d、d)、抗分散性(水样浊度、p H值、悬浊物含量)和流动性(坍落度、扩展度)受抗分散剂掺量的影响,结果如图图.图不同抗分散剂掺量拌合物流动度由图可知,拌合物扩展度与坍落度均随着抗分散剂掺量的增加表现出下降趋势,这是由于抗分散剂的加入增大了拌合物黏度,使得其流动性减小.拌合物m i n(初始扩展度与坍落度最大值均为掺 抗分散剂组的 mm、mm,最小值 均 为 掺 抗 分 散 剂 组 的 mm和 mm,掺 抗分散剂组的m i n和 m i n扩展度为 mm、mm,该条件下不符合工作性要求,所以其掺量一般 .由图可知,从经时损失上,随抗分散剂掺量的增加扩展度明显变化而坍落度变化较小,m i n扩展度损失表现出上升趋势,掺量 时扩展度经时损失呈明显增长趋势,掺量超过 以后经时损失增幅变缓,表明扩展度与坍落度经时损失随抗分散剂掺量的增加而增大,但是掺量超过一定界限后影响有限.图不同抗分散剂掺量拌合物抗分散性由图可知,随抗分散剂掺量的增加水样p H值和悬浊物含量均逐渐下降,掺 抗分散剂时水样悬浊物含量达到 m g/L,不符合规范要求,抗分散剂掺量超过 时水样悬浊物含量明显减小,最小值为掺 抗分散剂组的 m g/L.结合p H值变化趋势,抗分散剂掺量处于 以内时p H变化平缓且未超过 ,掺量达到 时p H值从 明显减少到 .因此,充分考虑外加剂选用以及流动度受抗分散剂的影响,水下不分散混凝土掺抗分散剂用量不宜超过 .水样浊度值受抗分散剂掺量的影响较大,掺 组的浊 度 值 最 高 为 NTU,掺 、组相较于 组浊度值分别减少 、和 .掺 抗分散剂时,水样悬浊物含量较高不满足要求,该条件下水样浊度值为 NTU,所以浊度不宜超过该界限值.空气中和水下成型养护的不同抗分散剂掺量混凝土强度如图.由图可知,陆上成型条件下抗分散剂掺量从 增大到 试件d强度差值最大仅有 MP a,所以陆上成型时试件d强度受该掺量范围抗分散剂的影响较小,而水下浇筑成型试件d强度受影响较大.掺量不超过 时,随抗分散剂掺量的增加水下浇筑和陆上成型试件的 d强度均逐渐增大,掺量超过 时两种成型方式下的试件 d强度均下降.研究表明,掺 抗分散剂时拌合物 m i n扩展度已不符合流动性要求,相较于 掺量组第期吕春雨基于水下不分散混凝土性能的试验研究图不同抗分散剂掺量水、陆抗压强度该条件 下 的 抗 压 强 度 有 所 下 降;另 外,虽 然 掺 抗分散剂时能够达到流动性要求,但水样悬浊物为 m g/L,不符合规范要求,所以水下不分散混凝土中的抗分散剂最佳掺量为 .结论本文 探 讨 了 水 下 不 分 散 混 凝 土 强 度(d、d)、抗分散性(水样浊度、p H值、悬浊物含量)和流动性(坍落度、扩展度)受水胶比、砂率及抗分散剂掺量的影响作用.结果表明,拌合物流动性随水胶比的增加明显增大,随抗分散剂掺量的增加而明显下降,砂率过高会降低水下不分散混凝土流动性.拌合物流动性与抗分散性存在密切联系,增大水胶比会降低抗分散性,抗分散剂掺量越高则水下不分散性越好,增大砂率有利于提高抗分散性.抗分散剂的掺入可以明显增大水下浇筑成型试件强度,增大水胶比和砂率不利于混凝土强度的发展.参考文献:陆嘉斌水下不分散混凝土在消力塘水下修补中的应用J水电与新能源,():殷诗昌水下不分散混凝土在码头工程中的应用J中国水运,():刘道维水下不分散硅粉混凝土技术的应用护岸灌注桩的修补加固J水电与新能源,():谷立楠,赵晶,杨帆,等水下不分散混凝土海水环境下的结构 与 性 能 J大 连 交 通 大 学 学 报,():孙振平,蒋正武,吴慧华水下抗分散混凝土性能的研究J建筑材料学报,():韦灼彬,唐军务,王文忠水下不分散混凝土性能的试验研究J混凝土,():S ON E B IM,KHAYATK HE f f e c to fm i x t u r ec o m p o s i t i o no nr e l a t i v es t r e n g t ho fh i g h l yf l o w a b l eu n d e r w a t e rc o n c r e t eJA C IM a t e r i a l sJ o u r n a l,():B A ES H,P A R KJI,K I M T DC h a r a c t e r i s t i c so fa n t i w a s h o u tu n d e r w a t e r c o n c r e t e f o r r e d u c t i o no fw a t e r c o n t a m i n a t i o nJJ o u r n a l o fK o r e a nS o c i e t yo fU r b a nE n v i r o n m e n t,():赵晶,朱振普,吴会军海水环境下水下不分散混凝土的耐久性研究J大连交通大学学报,():张鸣,王付鸣,叶坤,等粉煤灰和矿渣粉对水下不分散混凝土性 能 的 影 响 研 究 J硅 酸 盐 通 报,():水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷