混凝土工程研究管理論文

時間：2022-06-27 05:24:00

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混凝土工程研究管理論文

1前言

1.1工程簡況

三峽工程泄洪深孔共有23個，布置在各壩段中部，進水門底高程90m，孔口尺寸7m×9m，設計水頭85m，出口流速35m/s。根據水庫調度要求，當汛期入庫流量大于發電流量(約20000m3/s)，即須運用深孔泄洪，因而啟用頻繁，，每個壩段沿水流方向分為三塊，最狹長倉位為下塊，倉面面積為2m×3m×41m，K寬比達13.7，高標號抗沖磨混凝土分布在孔門周邊1m范圍，結構體形復雜，加之由于施工周期長而無法避免在夏季高溫時期澆筑，溫控防裂問題十分突出。

1.2施工要求

按照即將頒布的抗沖磨混凝土規范要求，當流速V=25～35m/s，含砂率≤2kg/m3時，混凝土標號≥C40，保證率P=95%，考慮到三峽工程的重要性，設計提出部分抗沖磨混凝土標號提高到R28450#。具體要求為：

1)深孔過流面抗沖磨混凝土采用525#中熱水泥，摻優質減水劑(減水率達到30%左右)拌制，視部位運用要求可分別按10%、20%控制摻入Ⅰ級優質粉煤灰。并要求具有抗沖磨性，抗凍D250，抗滲S10，最大水膠比0.35；

2)深孔孔底及孔側下部沿高度2m范圍內，采用1m厚的R28450#混凝土；

3)深孔孔側下部沿高度2m范圍以上及有壓段孔頂，采用1m厚的R28400#混凝土；

4)夏季澆筑泄洪深孔抗沖磨混凝土應滿足的溫控條件：

混凝土最高溫升：5月、9月，37℃；6月～8月，39℃～40℃

混凝土出機口溫度：拌和樓全部按7℃控制(三級配按7℃考核，二級配按9℃考核)

混凝土澆筑溫度：三級配，14℃～16℃二級配，16℃～18℃

1.3X404的引出

最初確定的抗沖磨混凝土配合比水泥用量為323kg/m3，混凝土內部最高溫升可達53℃～55℃，顯然對溫控防裂極為不利。因而，抗沖磨混凝土的目標是在適應施工方案，滿足混凝土設計技術指標的前提下，優化配合比設計，采用高效減水劑，盡可能降低用水量，從而使深孔抗沖磨混凝土達到高性能大壩混凝土的要求，具有較高的抗裂性、抗沖磨性和良好的工作性。經過有關研究機構的反復論證，考慮三峽工程的重要性和目前混凝土運輸采用供料線、塔帶機直接入倉的方式和拌和樓配置等特點，在前期大量研究成果的基礎上，確定在深孔抗沖磨混凝土試驗中優先選用X404高效減水劑。

X404是一種新型的第三代高效緩凝減水劑，具有高減水率、低坍落度損失、低泌水的特點，其減水率可達到30%以上。它與傳統的萘系或蜜胺系減水劑不同，是完全不含甲醛的磺酸根的丙烯酸共聚高分子外加劑。它不含氯離子，不會造成鋼筋的腐蝕。X404在國內大體積混凝土中未有應用先例，其性能如何還需在工程試驗中得到證實。

2室內試驗

2.1試驗材料

(1)水泥：葛洲壩水泥廠生產的中熱525#水泥。

(2)粉煤灰：選用安徽平圩優質一級粉煤灰和江蘇南通合格一級粉煤灰進行對比試驗

(3)骨料：采用下岸溪人工砂，采用古樹嶺人工碎石

(4)外加劑：減水劑采用X404，引氣劑采只DH9。

2.2混凝土性能試驗

混凝土性能試驗參數及成果見表1和表2。

(1)強度

混凝土設計標號為R28450#，保證率95%，CV值取0.10，計算出R28450#的配制強度為53.8MPa從表2可知，在水膠比為0.30，粉煤灰摻量不大于20%的配合比強度滿足要求。

(2)抗沖磨強度

抗沖磨試驗在自制的旋轉式水砂沖磨機上完成，用含砂率2%的水流，流速為27m/s，每沖磨30min后換水換砂為一循環，連續沖磨12個循環(6h)后測得。

表1混凝土性能試驗參數表

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試驗編號水膠比用水量(kg/m3)F品種F(%)S(%)減水劑引氣劑摻量(/萬)坍落度(cm)含氣量

品種摻量

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1-10.30123/034X4041%25.24.1

1-20.30113優質1034X4041%2.57.24.9

1-30.30107優質2034X4041%35.54.7

1-40.30125合格1034X4041%44.64.8

1-50.30118合格2034X4041%46.54.6

1-60.32123/034.5X4041%26.55.3

1-70.32112優質1034.5X4041%2.55.44.6

1-80.32110優質2034.5X4041%35.84.8

1-90.32123合格1034.5X4041%36.95.1

1-100.32118合格2034.5X4041%44.64.5

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表2混凝土性能試驗成果表

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抗壓強度(MPa)劈拉強度(MPa)28d抗沖磨強度

試驗編號

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28d抗凍28d抗滲

7d28d7d28d(h/kg/m2)

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1-147.259.52.743.771.51>D250>S11

1-242.760.82.363.091.48>D250>S11

1-340.456.32.502.911.19>D250>S11

1-446.558.22.613.601.38>D250>S11

1-543.357.42.263.351.22>D250>S11

1-639.948.82.452.891.38>D250>S11

1-737.351.62.253.091.32>D250>S11

1-834.243.42.002.581.24>D250>S11

1-935.549.62.103.081.27>D250>S11

1-1037.250.82.372.961.16>D250>S11

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不同水膠比不同粉煤灰摻量的混凝土抗沖磨強度對比見圖1。

從圖1可知：混凝土抗沖磨強度與粉煤灰摻量關系較明顯，粉煤灰摻量增大，混凝土抗沖磨強度降低。粉煤灰摻量由0%增加到10%，抗沖磨強度降低約2%～8%；粉煤灰摻量由0%增加到20%，抗沖磨強度降低約10%～22%。

因而，從抗沖磨性能考慮，粉煤灰摻量不宜大于10%。

圖1不同水膠比的混凝土抗沖磨強度～F關系曲線

(3)抗凍、抗滲性能

從表2中，各種混凝土的28d抗凍均大于D250，28d抗滲均大于S11，因而，它具有良好的抗凍和抗滲性能。

(4)干縮變形

干縮變形試驗與同水膠比的摻用ZB-1A拌制的混凝土進行對比試驗。各配合比的干縮變形試驗成果見圖2。

從干縮試驗結果可看出，摻用X404拌制的混凝土(以下簡稱X404混凝土)的干縮變形均小于摻用ZB-1A拌制的混凝土，這是由于X404的減水率較高，摻用其拌制的混凝土，每m3混凝土可減少膠凝材料用量30kg，使混凝土干縮減少。室內試驗成果表明：

(1)針對R28450#混凝土，宜選用水膠比為0.30，粉煤灰摻量不宜大于10%。

圖2水膠比為0.30的混凝土干縮變形圖

(2)采用X404，在優質一級粉煤灰摻量10%的情況下，單方混凝土可減少膠凝材料40kg，抑制混凝土溫升約4℃，對夏季溫控較為有利，對混凝土性能也有較大提高。

(3)抗沖磨混凝土宜采用優質Ⅰ級粉煤灰。

(4)R28450#混凝土推薦配合比如下：

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配合比參數每m3材料用量(kg)

設計水泥

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標號品種C/WWS(%)F(%)水水泥粉煤灰人工砂碎石X404(%)DH9

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R28450#、D250、S10/二中熱525113341011333938657131612.50

0.30

107342010728671664132713.00

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3生產性試驗

考慮深孔抗沖磨混凝土的施工特點及應用要求，生產性試驗配合比做了如下調整：

(1)X404摻量由1%下調至0.8%；

(2)在滿足抗沖磨性的前提下，適當降低DH9的摻量，現場按1/10000控制；

(3)抗凍標號由D250下調至D150。

X404混凝土的現場生產性試驗采用摻X404和摻JG3的R28400#對比，在泄洪壩段進行了機口、倉面檢測及儀埋內溫觀測，以驗證室內試驗成果，調整配合比和工藝參數。

3.1拌和時間

試驗開始以240s為基點進行拌和，拌和好后目測拌和物均勻性。最后確定攪拌機時間按采用150s生產。

3.2機口及倉面檢測

機口及倉面檢測成果見表3、表4、表5。

表3

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凝結時間(h:m)混凝土用水量(kg/m3)倉面坍落度

標號坯層減水劑取樣坍落度含氣量溫度

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品種時間(cm)(%)(℃)初凝終凝實際加水量與預定量差值

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JG39：353.62.610.0//126.4+5.46.6cm

一

X4049：506.53.09.06：378：43109.2+2.27.2cm

二JG3////////

R28400#X40412：459.04.17.0//110.8+3.8

三JG314：402.12.78.0//128.1+7.1

X40415：025.43.08.0//109.2+2.2

四JG317：452.53.510.0//128.1+7.1

X4043.03.59.0//109.2+2.2

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注：①凝結時間在室外進行，環境溫度在28℃～34℃，濕度為36%～60%

②拌和用水量欄“+”為超水

表4X404混凝土拌和物坍落度落度、含氣量損失試驗成果表

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損失率/測值環境條件

項目初始值

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30min60min90min120min

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坍落度(cm)6.536.9/4.149.2/3.363.1/2.476.9/1.5環境溫度30℃～34℃，濕度57%～60%

含氣量(%)3.06.7/2.820/2.46.7/2.813.3/2.6

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表5混凝土性能檢測成果表

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抗壓強度(MPa)劈拉強度(MPa)極限拉伸(×10-6)

混凝土減水劑坍落度含氣量

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28d抗凍

標號品種(cm)(%)3d7d28d3d7d28d7d28d

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R28400#JG33.62.628.139.051.32.072.283.0093.4102>D150

X4046.53.035.143.256.72.312.473.9793.2110>D150

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3.4混凝土內部溫度觀測

現場共埋設三支電阻式溫度計，其中編號為T1溫度計位于摻用JG3的R28400#混凝土部位，編號為T2溫度計位于摻用X404的R28400#豁凝土部位，編號為T3溫度計位于摻用JG3的R901300#三級配混凝土部位。

最高溫峰及溫峰出現時間見表6。溫度變化過程線見圖3。

表6混凝土最高溫峰及溫峰出現時間一覽表

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標號極配外加劑品種最高溫峰值溫峰出現時間(h)

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R28400#JG346.349

R28400#X40440.340.2

R28300#JG339.3113.5

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根據現場試驗可看出X404混凝土具有以下特點：

(1)流動度好，施工和易性能得到大大改善；

(2)在溫度較高的情況下，X404混凝土坍落度損失及含氣量損失較小，對高溫季節混凝土施工有利；

(3)X404混凝土比JG3混凝土抗壓和劈拉強度略高，極拉值接近。但JG3混凝土坍落度和含氣量控制偏低，若坍落度和含氣量相同，X404混凝土性能優于JC3混凝土；

(4)在同等條件下，X404混凝土比JG3混凝土可降低膠凝材料47kg，可使混凝土溫峰值降低5℃～6℃，對防止混凝土產生溫度裂縫和保持混凝土體積的穩定性較為有利。

3.3倉面澆筑

采用塔帶機平澆法澆筑，手持振搗棒振搗，骨料集中有專人分散、撒勻，倉面噴霧、保溫及時，模板周邊二次復振一般在振搗后20min內進行。澆筑時即開始通8℃制冷水，收倉后養護情況良好。

倉面坍落度測值見表4，說明在高溫條件下，X404混凝土坍落度損失較小。

X404混凝土在某些方面的特性不同于普通混凝土：

(1)當振搗停止后，混凝土就停止流動，說明X404混凝土的觸變性較好，在復振情況下，混凝土有可能過振。插入式振搗器插入的間距更緊密，比普通混凝土更深入。要特別留意各坯混凝土間的界面，需要振動以預防冷縫產生，即使很少的混凝土量也是如此。

(2)X404混凝土的通水及養護在振搗結束后必須迅速實施，否則混凝土塑性開裂的幾率將大大增加，這是由于X404混凝土的低泌水性造成的。

(3)X404混凝土對水很敏感，坍落度有突變現象，因而，施工中對用水量的控制要精確。

(4)X404混凝土經振搗后骨料容易下沉，表層浮有一層氣泡和油脂狀物質，但收倉后沖毛的混凝土表面可見粗骨料，初步分析原因為X404混凝土內摩擦力小，自流平性能好。

圖3溫度變化過程線

4結語

通過對X404混凝土的試驗，可以得如下基本結論：減水帶來的負面影響如加冰困難、坍落度突變控制等問題尚要在今后的施工中進一

(1)X404混凝土抗沖磨性能好，干縮變形小；

(2)X404混凝土工作性好，自流平性能好，易于施工；

(3)X404可使混凝土溫峰值降低5℃～6℃，對提高混凝土抗裂性和保持混凝土體積的穩定性較為有利。因此，X404高效減水劑在深孔抗沖磨混凝土中的應用，較好的解決了夏季施工的矛盾。但對于高步總結經驗。