外加剂对参窝水库溢流面补强混凝土性能的影响.pdf

规划设计 东北水利水电 2 0 1 0 年第 4 期 文章编号 1 0 0 2 -0 6 2 4 ( 2 0 1 0 ) 0 4 一o o 2 0 0 2 外加剂对参窝水库溢流面补强混凝土性能的影响 岳峰 ( 辽宁省参窝水库管理局， 辽宁 辽阳 1 1 l O 0 0 ) 摘 要文章介绍了参窝水库溢流面补强混凝土外加剂使用情况， 对实际效果进行 了简要分 析。 得 出： 外加剂的应用虽然改善了混凝土的和易性， 提高了混凝土强度和耐久性， 但是膨胀剂 对抵抗混凝 土的干缩效 果不理想。 关键词 溢流面； 混凝土； 外加剂； 参窝水库 中图分类号T V4 2 文献标识码 A 1 工程概 况 参 窝水库位于辽宁省辽 阳市东约 4 0 k m 处的 太子河 干流上 。 是一座 以防洪 、 灌溉 、 工业供水为 主， 并结合工农业供水进行发电的大( ) 型水利 枢纽工程。 总库容 7 9 1 1 0 m， 。 大坝为混凝土重力 坝， 最大坝高 5 O 3 m， 全长 5 3 2 m。工程溢流面水 饱和混凝土冻融破坏较 为严重。经现场检测分析 ， 溢流面冻融破坏 区域达到 6 5 1 ， 最大破坏深度为 5 0 0 mn -i ， 影响大坝的安全运行 。因此 ， 在除险加固 中采取了凿旧补新的方法进行溢流面混凝土冻 融破坏处理。即凿去溢流面表面至少 3 0 0 m m厚 的混凝土， 采用滑模施工， 回填 C 3 0 ， W6 ， F 3 0 0 高 标号防冻混凝土。混凝土水灰比为 0 3 6 8 ， 砂率为 3 4 ， 采 用大坝硅 酸盐水泥 5 2 5号 ， 木钙减水剂掺 量为水 泥质量 的 0 2 5 A E A2 0 2型引气 剂掺量为 水泥质量的 0 0 0 6 。 U E A普通型膨胀剂掺量为水 泥质量的 1 0 。 2 外加剂对补强混凝土性能的影响 2 1 减水剂 减水剂是混凝土外加剂中应用面最广、使用 量最大的一种。参窝水库溢流面补强混凝土掺入 2 O 的是普通减 水剂木质素磺酸钙 ， 简称 木钙 ， 掺 量为水泥质量的 0 2 5 。掺入减水剂后 对混凝土 的和易性 、 强度、 耐久性、 凝结时间等诸多性能有 影响。 ( 1 ) 改善混凝土和易性。掺入木钙后， 由于吸 附作用、 分散作用、 电性作用、 表面 自由能降低等 作用，使存在于水泥浆体絮凝结构中的游离水释 放出来。 水泥颗粒问的电性斥力作用、 水化膜的润 滑作用使水泥浆体流变性能增加， 即和易性变好。 ( 2 ) 对混凝土强度的影响。加入木钙后， 因其 减水作 用可以明显降低水灰比 。混凝土内部 的孔 隙体积可 以大幅度减小 ， 使混凝 土更为致 密 ， 强度 也就显著提高。然而 ， 木钙 对混凝土强度的影响主 要表现在抗压强度上对抗拉强度的作用却并不 明显。 ( 3 ) 对混凝土抗渗性能和抗冻融性能的影响。 加入木钙后， 混凝土的水灰比降低， 提高了混凝土 的密实性，引入的少量气泡阻断了连通毛细管的 通道， 使混凝土的抗渗性能提高。 ( 4 ) 对混凝土凝结时间的影响。 木钙能够延缓 混凝土的凝结时间， 大约能延长初终凝时间2 5 。 这对于溢流面 且采用滑模施工方法 的混凝土浇 2 0 1 0 年第 4 期 东北水利水电 规划设计 筑来说 。 是非 常不利的。 2 2 引气剂 引气剂能使混凝土在搅拌过程 中引入大量均 匀分部 、 稳定而封闭的微小气泡 从 而改善混凝土 的耐久性与和易性。参窝水库溢流面补强混凝土 掺入的是 A E A 2 0 2 型引气剂，掺量为水泥质量的 0 0 0 6 ， 其对混凝土抗冻融性能 、 抗渗性能、 抗压 强度等有较大的影 响。 ( 1 ) 提高混凝土抗冻融性能 。引气 剂改善混凝 土的抗冻融性能十分明显。由于引气剂引入 了大 量微小气泡 ， 均 匀分部在混凝土 内部 ， 缓和 了冻涨 应力和静水压力，这就可以显著提高混凝土承受 反复冻融循环的能 力。引气剂的使用 ， 有 力地保证 了参 窝水库溢 流面 补强混 凝土 能够达 到 F 3 0 0的 抗冻融要求 。 ( 2 ) 提高混凝土抗渗性能 。掺入 引气剂不但可 减少用水量， 改善和易性， 使混凝土集料与胶结材 料界面上的毛细孑 L 减少。而且引入的大量微小气 泡分布在混凝土结构的空隙中，又多汇集于毛细 管的通路 上 ， 相 当于切断 了毛细管 ， 使混凝 土的抗 渗性能明显提高。 ( 3 ) 降低混凝土抗压强度。引气剂增加 了混凝 土中的气泡 ， 因而减小了浆体的有效面积 ， 造成了 混凝土抗压强度的降低。对于参 窝水库溢流面补 强混凝土来说 掺入的 A E , n ,； 2 0 2型引气剂对混凝土 强度的不利 影响 ， 可以 由减水剂木钙来弥 补 ， 从而 还可以使补强混凝 土达到 C 3 0的设计要求。 2 3 膨胀剂 混凝土在浇筑硬化过程中， 由于化学减缩、 冷 缩、 和干缩等原因会引起体积收缩， 其收缩值大约 为 自身体积的 0 0 4 0 0 6 。 膨胀剂能使 混凝土产 生一定体积膨胀 ， 从而抵消收缩。 参窝水库溢流面 补强混凝土掺入的是 U E A普通型膨胀剂， 掺量为 水泥质量的 1 0 。 ( 1 ) 对混凝土干缩的影响。根据参窝大坝溢流 面补强混凝土干缩试验成果表( 见表 1 ) ， 补强混凝 土掺入 UE A普通 型膨胀剂后 ， 其 早期有 明显 的膨 胀作用， 7 d以后， 混凝土开始收缩， 1 4 2 8 d ， 收缩 幅度加大， 2 8 d以后， 收缩幅度逐渐变小。 此时， 虽 然混凝土的抗拉强度得到了增长 。但 由于浇筑层 过薄新浇混凝土的抗拉强度不能抵抗干缩产生 的应力， 裂缝就会产生。因此， 加膨胀剂只能抵消 早期应 力， 不能避免裂缝的产生 ， 只是推迟 了裂缝 产生的时间。 表 1 参窝大坝 溢流面 补强混凝 土干缩试 验成果表 ( 2 ) 对混 凝土抗渗性 能和抗冻融性能的影响。 U E A普通型膨胀剂在水化过程中要生成大于自身 体积的水化产物 。 提高了混凝土结构的密实性， 对 混凝土抗渗性能和抗冻融性能都有所提高。 ( 3 ) 对混 凝土凝结时间的影响 。掺入 uE A普 通型膨胀 剂后 膨胀 剂早 期生成 的钙 矾石加快 了 水泥的水化进度 。因而使混凝 土凝结 时间略 有缩 短。而且其对混凝 土凝 结时间的影响还和 温度有 关， 温度越高， 缩短凝结时间的影响就越明显。 3 结语 ( 1 ) 参窝水库溢流面补强混凝土施工自 2 0 0 0 年 4月开始 ， 到 2 0 0 1年 6月结 束 ， 共 浇筑 混凝 土 2 8 4 0 m 。补强混凝土浇筑后 1 5 d ， 逐渐出现多条 垂直于水流方向的水平裂缝。裂缝经修补后安全 运行至今 ， 期 间经受 了数次大流量泄流的考验。 ( 2 ) 参窝水库溢流面补强混凝土掺入了减水 剂 、 引气剂 、 膨胀 剂等外加 剂 ， 改善 了混 凝土和易 性 、提高 了混凝 土强 度和耐 久性 ，满足 了 C 3 0 ， W6 ， F 3 0 0 高强抗冻混凝土的设计要求。 应该说， 外 加剂在其中起到了很大的作用。但是膨胀剂对抵 抗混凝土的干缩效果不是十分理想 ，虽然不能据 此就断定这是补强混凝土产生多条裂缝的主要原 因 ， 但至少没有起到预先设想 的作用。 参考文献 【 1 熊大玉， 王小虹 混凝土外加剂 M 北京 ： 化学工业出版 社 2 0 0 3 2 王远迪， 等 参窝大坝溢流面裂缝检测及成因分析 J 东北水利水电， 2 0 0 7 ， ( 6 ) 【 收稿日期】 2 0 0 9 0 5 - 1 5 作者简介 岳 峰( 1 9 7 4 一 ) ， 男， 辽 宁东港人 ， 高级工程师， 长期从 事大坝安全运行管理工作。 2 1