浅析混凝土水灰比和坍落度与井壁质量的关系及影响.pdf

2 0 1 0年第9期 中州煤炭 总第 1 7 7期 浅析混凝土水灰比和坍落度与井壁质量的关系及影响 赵逢 进 ( 永城 矿 区质 监 站 ， 河 南 永 城4 7 6 6 0 0) 摘要 ： 为 了保 证井壁的施工质量 ， 分析 了水灰 比、 坍落度 、 井壁质量 三者之 间的相互关 系及 影响 ， 得 出 了选 配 混凝土水灰 比的原则 ： 不仅要满足混凝土强度 、 耐 久性的要求 ， 还 需兼 顾其和 易性。通过混凝 土配 比试验选 出 了 既 能 降低 混 凝 土 施 工 难 度 、 又 能 满 足 井 壁 施 工 质 量 要 求 的最 佳 水 灰 比 。 关键词 ： 滑模 ； 和 易性 ； 强度； 耐久性 ； 混凝 土水灰 比； 坍 落度 ； 井壁质量 中 图 分 类 号 ： T U5 2 8 文献 标 识 码 ： B 文 章编 号 ： 1 0 0 3—0 5 0 6( 2 0 1 0) 0 9—0 0 3 9～0 2 永 煤集 团在永 城矿 区 已建成 了陈 四楼 、 车集 矿 、 城 郊矿 、 新桥 矿 4对 矿 井 ， 其 主 、 副 井 井筒 因穿 过 较 厚 的 冲积层均 采用 了冻 结 法 凿井 ， 冻 结段 井 筒 均 为 双 层钢 筋混凝 土夹 层复 合井 壁 。液压 滑模 法是施 工 井 筒冻 结段 内壁 的主 要 方 法 之一 ， 然 而在 某 个 冻 结 井 筒 内壁滑模 施工 过 程 中 ， 围绕 滑模 施 工 速 度 与 保 证 井壁 质量 的关 系上 ， 出现 了要 在 混凝 土配 合 比的 基 础上减 少混 凝土拌 和 用水量 、 减 小坍 落度 ， 来加 快 滑模 施工 的速 度 和提 高 混 凝 土 的施 工 强 度 的 争议 。 现对 混凝 土水 灰 比 、 坍落 度 、 井 壁质 量 三者之 间 的相 互关 系及影 响进 行初 步分 析 ， 以得 出最佳 方案 。 1 工程对混凝土的要求及其性能指标含义 众所周 知 ， 工程上 对混 凝土 的要 求是 ： ①混 凝 土 拌合 物应具 有 与施 工条 件 相 适 应 的 和 易性 ； ② 硬 化 后应 具有符 合设 计要 求 的强 度 ； ③ 长 期 使 用应 具 有 与工 程环境 相适 应 的耐久性 。混凝 土拌合 物 的和 易 性是 指混凝 土拌 合 物方 便 于各 工 序 施 工操 作 ， 并 获 得质量 均匀 、 成 型 密实 的性 能 。和 易 性 是 混凝 土 的 一 项综 合技 术指标 ， 包 括流 动性 、 保水性 和黏聚性 等 3个方 面 的含义 。流 动性是 指 混凝 土 拌 合 物在 自重 力 或施 工机械 振捣作 用 下能产 生 流动并 均匀 密实 地 填 满模板 的性 能 。流 动 性 是用 坍 落 度 来 衡 量 的 ， 坍 落 度 的大小 能反 映混 凝 土 拌合 物 的稀 稠 程度 ， 直 接 影 响施工 的难 易程度 及混 凝土 的施 工质 量 。 由于 拌 合 物和易 性 内涵 比较 复 杂 ， 目前 尚无 全 面 反 映 和 易 性 的测定 方 法 ， 但 根 据 《 普 通 混 凝 土 拌 合 物 性 能试 验 方法 》( G B ／ T 5 0 0 8 0 --2 0 0 2 ) 的 规 定 ， 用 坍 落 度 和 收稿 日期 ： 2 0 1 0—0 8— 0 2 作者简介 ：赵逢进 ( 1 9 6 5 一 ) ， 男 ， 山东 滕州人 ， 高 级工程师 ， 2 0 0 4年 毕业于河南理工大学， 现从事 程质量监督_T作。 维 勃稠 度来 测定 混 凝 土 拌 合物 的流 动 性 ， 并 辅 以 直 观经验 来判 断 黏聚性 和保 水性 。混 凝土 的强 度是 指 抵 抗变 形与 破坏 的能 力 。混凝 土 的耐久 性 主要 包 括 抗 冻 、 抗 渗 、 抗侵 蚀 、 抗 碳化 、 抗 碱一 集料 反应及 混凝 土 中的钢筋 耐锈 蚀等 方 面的性 能 2 水灰 比和坍落度的关联性 混 凝土 的水 灰 比和坍 落度 两者 既有 区别 又有联 系 ， 区别 是 2者是 不 同的概 念 ， 水 灰 比和坍 落度 的 大 小 不呈线 性关 系 ， 但 两 者 却 有 着 高度 的相 关 性 。混 凝 土拌合 物 中水 泥 浆 的 稠 度 往 往 是 由水 灰 比决 定 的 ， 在不 掺人 外加 剂 的普 通 混凝 土 中 ， 水 灰 比大 时 ， 坍 落度则 相应 较 大 ， 反 之 亦 然 。某 些 文 献 资料 中在 描述 混凝 土水 灰 比与 坍 落 度 的 相互 关 系 中 ， 提 到 的 混凝 土强 度 计 算 公 式 ： R =0 ． 4 6 R ( C ／ W 一 0 ． 5 2 ) ， 它 只适用 于水 灰 比为 0 ． 4～ 0 ． 8范 围 内不 掺 用 外 加 剂 的普通 混凝 土 ， 而水 灰 比小 于 0 ． 4和 配制 强 度 为 C 6 0及 其 以上 的高 强 、 高 性 能 混 凝 土 水 灰 比 中的 用 水 量 ， 需通 过试 验确 定 。 3 水灰 比和坍落度与井壁质量的关 系 对 于 不 掺用 外 加 剂 的普 通 混凝 土 ， 混 凝 土 强度 随水灰 比的增大而降低， 其规律呈曲线关系， 而与灰 水 比呈 直线关 系。 因此 ， 在满 足 施 工 要 求并 保 证 混 凝 土均匀 密 实 的条 件 下 ， 水 灰 比越 小 ( 但 必 须 在 混 凝 土配合 比中所要 求 的水 灰 比规 定 范 围 内 ) 混 凝 土 强度 越 高 。如 果水 灰 比过 小 ， 导 致 反 映 混凝 土 拌 合 物 和易性 的 3个 指 标之一 —— 拌 合 物的 流动 性 ( 坍 落度 ) 较差 ， 那 么混 凝 土 拌合 物 过 于 干稠 ， 施 工 难 度 增大 ， 就会 出现 蜂 窝 、 孑 L 洞 、 混 凝 土 不 密实 等 质 量 缺 陷 ， 还会 导 致混凝 土 强度严 重 下降 的后果 ， 也必 将 降 9 ． 2 0 1 0年第9期 中州煤炭 总第 1 7 7 期 低混 凝土 的耐久 性能 。因此混凝 土用 水量越 小 强度 越 高的观 点是 不全 面 的 ， 也 是 不 正 确 的 。这 是 由于 一 方面混凝 土拌 合物 中水 泥水 化时所 需 的理论 结合 水 ， 一般 占水泥质 量 的 2 3 ％ 左右 。 因此 混凝 土 拌 合 物用水量 有一 个 最 低 的 限度 ， 否 则 水 泥 的水 化 反 应 就不能充 分进 行 。另一 方面 混凝土 拌合 物在水 泥 用量 一定 的情况 下 ， 用 水 量 越小 ， 水 灰 比也 就 越小 。 当水灰比过小时， 水泥浆干稠， 混凝土拌合物的坍落 度太 小会使 施 工 困难 ， 不 能保 证 混 凝 土 的密 实 性 和 耐久性。当增大水灰 比时， 会使坍落度增大， 会使混 凝 土拌合物 产生 流浆 、 离析 现象 ， 造成 多余水 分残 留 在水泥石中形成一定数量 的毛细孔， 降低 了混凝土 的强 度等 质量指 标 。所 以 ， 水灰 比不 宜过 大 ， 也 不宜 过 小 。应 根据混 凝 土 的强 度和 耐久性 的要 求合 理选 用水 灰 比 ， 而不是 片 面 强 调减 少 水 灰 比对提 高 混 凝 土强 度 的作 用 。 4水灰 比和坍落度对井壁质量的影响 若未 重新进 行混 凝土 配合 比试验 而盲 目大 幅度 地 减小混凝 土拌 合 物 中 的用 水 量 ， 混 凝 土水 灰 比将 会 变小 ， 但 水 泥用 量 从 理 论 上 讲 则 是 相 对 增 加 的 。 若 如此 ， 会 使混凝 土 井 壁 外 表层 与 内层 水 泥 的水 化 程度 不一 致 ， 导 致混凝 土 的硬度 、 强度 发展 内外不 能 协调 一致 ， 从而 降低 了混凝 土 中水 分 子的润 滑 、 蒸发 散热 效应 ， 还会 使井 壁 混 凝土 表 层 和 中间层 之 间 的 水化热进一步增大。当温差大于2 5℃时， 将产生温 差拉 应力 ， 致使 混凝 土 井 壁 出 现裂 纹 、 裂 缝 ， 缺 陷增 多 ， 导致井 壁 的质 量 严重 下 降 。但 在施 工 中可 以 主 动采 取控 制混凝 土 裂纹 和 裂 缝 的措 施 ， 如 水 灰 比要 适 当 、 降低 水化热 、 加 强振 捣 和 养护 等 ， 尽 量 减 少井 壁混 凝土 干缩裂 纹 和裂缝 的数量 和程 度 。 5 结 语 综上 所 述 ， 混凝 土 的水灰 比与其 坍 落度 不 呈线 性关 系 ， 但 两者却 有着 较高 的相关 性 。一般来 说 ， 混 凝 土的水 灰 比不 宜过 大 ， 也 不宜 过小 ， 应根据 混凝 土 的强 度和 耐久性 要 求 ， 并兼 顾 到混 凝 土 和易 性 的要 求 ， 通 过 配 比试 验 合 理选 用 水 灰 比和坍 落 度 。只有 这样才能保证? 昆 凝土井壁 的施工质量 ， 才能保证合 理 的滑模施 工速 度 。 参 考文献 ： [ 1 ] 王 春 阳． 建筑 材料 ( 第 2版 )[ M] ． 北京 ： 高 等教 育 出 版社 ： 2 0 0 6 ． ( 责任 编辑 ： 秦 爱新 ) ●● _ ◆● ● ●● ●r ●●●| ●◆●●●◆●●●◆◆◆●●●◆●●●●◆◆●●●◆◆◆●●- ●● ( 上接 第 3 8页) 上述 现象 的存 在 ， 可 能 被 解 释 为 ： 晚寒 武 世 后 ， 中朝古 陆河南境 内 自南 而北 上 升 ， 海 水 由南 向北 退 缩 ， 形成 长期遭 受 风 化 剥蚀 的古 地 理 环境 。这 一 过 程 持续 到晚石 炭世 ， 华北 陆块 自北 而南发 生沉 降 ， 同 方 向的海 侵 直到 晚石炭 世晚期 才 到达河 南黄河 以北 地 区 ， 使 这一地 区沉 积 了 晚石 炭 世 晚 期地 层 。 而黄 河 以南海 侵 至早 二叠 世 早 期 才 开始 。因此 ， 黄河 以南发 育早 二叠世 早 期 的地 层 和生 物 组 合 ， 基 本上 不 存 在石炭 系 。 3 结语 ( 1 ) 河南 省境 内黄 河 以北 的豫 北 区下二 叠 统 太 原组 下部发 育一段 灰 岩 ， 层位 稳定 ， 分布 广泛 。这段 灰岩 野外易 于识 别 ， 作 为 区域 间岩 石 地层 对 比的依 据十分方便和实用。 ( 2 ) 太 原 组 下 部 灰 岩 段 下 伏 地 层 中 植 物 以 L e p t d o d e n d r o n s z e i a n u m-- L． p o s t h umi i -- Ne u r o p t e r i s o v a t a组合 为 特征 ， 上 覆 地 层 中 以 E m p l e c t o p t e r i s t r i — a n g u l a r i s -- Eu mp l e c t o p e r i di u m a l a t um-- Ca t h a y s i o p t e r i s 4 0 w h i t e i 为主 。而且 ， 下 部 灰 岩 段 之 上 层 位 中首 次 出 现 了 蜓 类 化 石 S p h a e r o s c h w a g e r i n a 。植 物 群 的特 征 及蜒 类 化 石 S p h a e r o s c h w a g e r i n a的 出 现 ， 为 石 炭 、 二 叠 系界线 划 在 下 灰 岩 段 底 部 提 供 了可 靠 的 生 物依 据 。 参 考文 献 ： [ 1 ] 中 国地 层 典编 委． 中 国 的石炭 系 [ M] ． 北京 ： 地 质 出 版社 ， 2 0 0 0． [ 2 ] 王德有 ， 阎国顺 ， 姜媛 ， 等． 河南石 炭纪和早二叠世早期地层 与 古生物[ M] ． 北京 ： 中国展望出版社 ， 1 9 8 7 ． [ 3 ] 河南省地质矿产 局． 河南省 区域 地质志 [ M] ． 北京 ： 地质 出版 社 ， 1 9 8 9 ． [ 4 ] 夏国英 ， 丁蕴杰 ， 赵松银． 河南石 炭二叠纪 含蜒地层 划分及 生 物群 [ A] ／ ／ 地层 古生物论文集[ C] ． 北京 ： 地质出版社 ， 1 9 8 6 ． [ 5 ] 杨起． 河南省 禹县晚古生代煤系沉 积环境与聚煤物证 [ M] ． 北 京 ： 地 质 出版 社 ， 1 9 8 7 ． [ 6 ] 肖素珍． 山西二叠 系地层特征及变化 规律 [ J ] ． 中国区域地质 ， 1 9 8 5 ( 4 ) ： 1 — 1 4 ． [ 7 ] 潘泽成． 河南省华北 台型石 炭系岩石地 层若干特征概 述[ J ] ． 河 南地 质 ， 1 9 8 7 ( 2 ) ： 2 7 — 3 8 ． ( 责任 编辑 ： 梁郁 鑫)