混凝土外加剂在水工混凝土中的应用.pdf
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1、试验研究 混凝 土外加剂 在水 工混凝 土 中的应 用 臻陈 文耀 ( 中国水利水电第三工程局有 限公司) 【 摘要】 本文简要回顾了水工混凝土外加剂应用的历 史,介绍 了引气剂、高效减水剂、聚羧酸减水剂、无碱 一 譬 速凝剂、矿物外加剂等在水工混凝土中的应用情况以及 出现的问题。 。 【 关键词】 水工混凝土 引气荆 高效减水剂 聚羧酸减水剂 无碱速凝剂 矿物外加剂 水工混凝 土 主要 用 于拦 河大 坝 、水 电站 厂房 、通 航 建筑物 等水利枢 纽工 程 ,一般体 积 大 、散 热条 件 差。为 了减少混凝 土水化热温升 ,多用 8 O 1 5 0 mm 的最大 骨料 粒径 ,最低胶凝
2、材料用量 为 1 4 0 k g m3 ,属 低贫 混凝 土范 畴。常用外加剂 除缓凝减 水剂 、引气 剂外 ,还有 速凝剂 、 矿 物外加剂 等。本 文将 介绍水 工混 凝 土外 加剂应 用方 面 的做法 和存 在的问题 。 1 水工混凝土外加剂应用 回顾 混凝土外加剂在我国水电工程中的应用历史,可追 溯到 2 o世纪 5 o 年代 。 自 1 9 5 4年 佛子岭 工程开始 ,水 电 工程就广泛使用 减水剂 、引气 剂等混 凝土外 加剂 。2 O世 纪 8 O年代末 以前 ,水 电工 程 主要 使用 纸浆 废 液 、木 钙 、 糖蜜等普通减水剂和松 香皂 、松香热 聚物 引气剂 。8 O年
3、 代末以后,随着天然骨料的逐步匮乏和人工骨料使用量 的 日益增多,混凝土用水量矛盾凸现出来,加之工程技 术人员对耐久性 的 日益 重视 ,萘 系高 效减 水剂 开始 在水 电工程 中逐步广 泛使用 。随着施 工技 术 和外加 剂技 术 的 进步 ,9 O年代末 三峡工程在成功 使用减 水率 2 O 以上 的 萘系缓凝高效减水剂 以后 ,于 2 0 0 0年成 功将聚羧 酸盐类 减水剂应用于高强度等级的抗 冲耐磨混凝土,随后又将 聚羧酸盐类 减水 剂应 用 于泵 送 混凝 土 和 自流 平 混凝 土 。 外加剂技术的进步 ,推动 了水工混凝土施工技术 的进步 。 混凝土速凝剂开 始只是 应用 于
4、边 坡等 临 时性 支护 工 程 ,多是干喷工艺 ,采用 粉 状速 凝剂 。随 着湿 喷施 工 技 术 的出现 ,液体速凝 剂 开始 得到 应用 。由于 大型水 电工 程逐步 向高 山峡 谷推 进 ,大 型地 下工 程越来 越 多 ,有 的 工程 的永久支 护只用 喷射 混凝 土 ,不 再衬砌 和装 修。 由 于碱性速凝剂 喷射混 凝土 裂缝较 多 ,施工 时对 人体皮 肤 和呼吸系统有较 强 的灼伤 和刺激 作用 ,为 了提 高喷射 混 凝土的耐久性,改善施工环境和维护施工人员 的健康。 三峡工程 自2 0 0 5 年开始 ,地下电站永久性支护全部使用 了无碱速凝剂 。无碱 速凝 剂 已成为
5、大 型水 电地 下工程 的 主流产 品。 矿物外加剂在水 电工程 的应用 也始 于 2 O世 纪 5 0年 代 ,响洪甸工程 、古 田一 级工 程和 三 门峡 工程 分别将 白 土、黏土、粉煤灰等用作掺合料。2 O世纪 8 O年代以后, 水 电工程广泛 使用粉 煤灰 为掺合 料 ,特别 是三 峡工程 开 始使用 I 级粉煤 灰后 , I级粉 煤灰在 大 型工程 中得 到广 泛应用 。对缺少粉煤灰 的地 区也有使用 凝灰岩 、磷矿 渣、 火 山灰 等掺合 料 的实例 。如大 朝 山水 电站工程 采用磷 矿 渣 和凝灰岩作 为 常态混凝 土和碾 压混 凝 土掺合料 ,构皮 滩水 电站高拱 坝 坝体
6、混 凝 土 曾采 用磷 矿 渣作 为 掺合 料 , 都取得 了较 好 的效果 。近年对 石灰 石粉 的应用 研究 取得 不少成果,如景洪工程成功使用的双掺料等。水工混凝 土对掺合料的认识 已从简单的节约水泥降低成本,提高 到改善混凝 土性 能的高 度 ,将掺 合料作 为混 凝土 改性材 料使用 。 2引气剂的应用 水工混凝土使用 引气剂 的作 用除 了提 高混凝 土 的抗 冻 、抗渗等 耐久 性 能外 ,还 可起 到 降低 混凝 土 用水 量 、 提高混凝土和易 性改 善施工 性能 等作 用。水 电工 程 多为 大体积 混凝 土 ,强 度 要求 不 高 ,为 了减 少 水化 热 温升 , 81
7、 辫 水 利 水 电 施 工 2 0 1 1 第 4 期 总 第1 2 7 期 一 般采用低坍落度大骨料粒径混凝土 ( 1 5 0 ram) ,胶凝材 料用量较少 ,属低贫 胶凝材 料混凝 土 ,改善 其和易 性是 使用引气剂 的重要 目的之一 。因此 ,水工混 凝土使 用引 气剂较为普遍 。 由于不同强度 等级混 凝土掺 合料掺 量变化 、砂 石骨 料中石粉含量变化 、水泥品质 变化等 诸 多因素都会 影响 引气剂的引气效果,因此水工混凝土一般是将引气剂和 减水剂分别添 加,以便 于调整 引气剂 掺量 和有效控 制混 凝土的含气量 ,不 主张采用 引气 型减水 剂 。严格控 制新 拌混凝土出
8、机含气量 ,对最 大骨料粒径大 于 4 0 mm 的三 、 四级配混凝土,则控制湿筛 ( 孔径 4 0 ram 筛)混凝土含 气量。根据施工工艺或含气量历时损失,调整机 13拌和 物含气量 。新拌混凝土含气量一般按 4 5 5 5 控制 , 当含气量损失较大时 ,按 5 O 6 O 控制 。 引气剂使用 中也存 在一些 问题 ,如 当原材 料发生 变 化需要大幅度调整引气剂掺 量时 ,施工 或监理 人员顾 虑 强度问题而不敢调整引气剂 掺量 ,导致 混凝 土含气量 不 足而影响混凝 土抗 冻 性 。如某 工 程 引 气 剂 正常 掺 量 为 0 2 左右 ,当原材料性质变化后 引气剂掺量达 到
9、 0 5 0 左右 ,由于监理坚持不让增加 引气剂掺 量 ,导致 2 3 个 月混凝土抗冻性达不到要求 ;某 工程在 配合 比试 验 阶段 引气 剂掺量为 0 2 0 o ,混 凝土 试生 产时 ,由于人 工砂 生 产工艺的差别 ,导致引气剂掺量提 高到 0 4 5 0 左右 ;某 工程施工中新拌混凝土含气量平均只有 4 2 ,且 4 O 的样 品含气量小于 4 o ,加之 由于水 泥等 原 因导致混 凝土坍落度和含气量损失较大 ,致使硬化混凝土含气量 只有 2 5 左 右 ,混凝 土 抗冻 性难 以达 到 F 3 0 0的设 计 要求 。 因此 ,对水 工混凝 土来说 ,含 气量是 控制混
10、凝土抗 冻性 的首要因素 ,应予 以足够 重视 。当原材料发 生变化 时,要及时调整 引气剂 掺量 ,保证 混凝 土有足够 的含气 量 以满足抗冻 性要求 ,并分 析引起 引气剂 掺量 大幅度变 化 的原因 ,有针对 性地采取 措施保 证混凝 土 的含 气量 和 气泡的质量。 3 缓凝高效减水剂的应 用 缓凝 高效减水剂 的使 用对减 少混凝 土用 水量 、改善 工作性和耐久性具 有重 要作用 ,对推 动水工 混凝 土技术 的发展起 到 了积极 作用 。三峡 工程 为 了降 低温 控 负担 、 改善 混 凝 土 抗 裂 性 ,针 对 四 级 配 混 凝 土 用 水 量 高 达 1 1 O k
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