低强度等级水工混凝土耐久性提高措施.pdf
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1、第 l 1 卷第 2 期 2 0 1 3 年 4月 南水 北调与水利 科技 S o u t h - t o - No r t h Wa t e r Tr a n s f e r s and Wa t e r S c i e n c e& Te c h n o l o g y VD L 1 1 No 2 Ap r 2 0 1 3 d o i : 1 0 3 7 2 4 S P J 1 2 0 1 2 0 1 3 0 2 1 4 7 低强度等级水工混凝土耐久性提高措施 韩仕宾 , 江敏 , 刘培科。 , 刘红霞。 ( 1 南水北调东线江苏水源有限责任公司, 南京 2 1 0 0 2 9 ; 2 江
2、苏省骆运水利工程管理处, 江苏 宿迁 2 2 3 8 0 0 ; 3 河海大学 水利水电学院, 南京 2 1 0 0 9 8 ) 摘要: 由于水工混凝土 自身胶凝物质含量少, 强度等级较低, 因此混凝土成型后表观质量普遍较差, 成为影响其致密 性和渗透性的关键因素。为了有效地提高混凝土的耐久性, 根据南水北调东线睢宁二站泵站混凝土工程高质量成 型需求 , 探讨了普通模板和透水模板浇筑养护条件下低强度等级水工混凝土成型性能差异。泵站底板混凝土现场 工艺试验及相关耐久性试验结果显示 , 对于不同配比的混凝土试样, 采用透水模板布后 , 成型致密光滑, 表面无缺陷 或孔洞气泡, 密实度得到不同程度的
3、改善, 回弹强度显著增长, 冻融、 碳化及冲磨等耐久性指标也有所提高。 关键词: 低等级水工混凝土; 透水模板布; 表观质量; 耐久性 中图分类号: TV 4 3 1 ; TU 7 5 5 2 文献标识码: A 文章编号: 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 3 ) O 2 0 1 4 7 0 4 M e a s u r e s o f I m pr o v i ng Dur a b i l i t y o f Lo w- s t r e n g t h Hy dr a u l i c Co nc r e t e HAN S h i - b i n 1 , J I ANG Mi n
4、 z , LI U Pe i - k e s , L I U Ho n g - x i a s ( 1 E a s t e r nR o u t e o f S o u t h - t o - No r t h Wa t e r Di v e r s i o n Pr o j e c t , J i a n g s u Wa t e r S o u r c e C D , L , Na i n g 2 1 0 0 2 9 , C h i n a; 2 L u o y u n Ma nag e m e n t Di v i s i o n o f Hy d r a u l i c P r o j
5、 e c t , S u q i a n 2 2 3 8 0 0 , C h i n a ; 3 C o l l e g e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d Hy d r o p o z u e r E n g i n e e r i n g, Ho h a i U n i v e r s i t y, Na n j i n g 2 1 0 0 9 8 , C h i na) Ab s t r a c t : Hy d r a u l i c c o n c r e t e c o n t a i n s l o w c e me n t i
6、t i o u s ma t e r i a l s a n d h a s l o w s t r e n g t h g r a d e Th e s u r f a c e q u a l i t y o f h y d r a u l i c c o n c r e t e a f t e r f o r mi n g i s a k e y f a c t o r t h a t a f f e c t s t h e d e n s i t y an d l o w- p e r me a b i l i t y o f h y d r a u l i c c o n c r e
7、t e , a n d i t i s a l s o a n i mp o r - r ant f a c t o r t O i mp r o v e t he d u r a b i l i t y o f h y d r a u l i c con c r e t e Ba s e d o n t h e h i g h q u a l i t y r e q u i r e me n t s o f h y d r a u l i c con c r e t e i n t h e S u i n i ng 2 n d P u mp i ng S t a t i o n o f th
8、e E a s t e r n R o u t e o f t h e S o u t h - t o - No r t h Wa t e r Di v e r s i o n P roj e c t , t h e d i f f e r e n t q u a l i t i e s o f l o w - s t r e ng t h h y d r a u l i c c o n c r e t e wi t h t h e mo u l d s p a s t e d c o n t r o l l e d p e rm e a b i l i t y f r a me wo r k
9、 l i n e r( C PF L)a n d c o mmo n mo u l d s we r e i n v e s t i g a t e d 乃 e r e s u l t s b a s ed o n t h e i n - s i t u e n g i n e e r i n g t e s t s a nd d u r a b i l i t y t e s t s o f h y dra u l i c c o n c r e t e a t t h e bo t t o m p l a n e o f p u mp i ng s t a t i o n s h o we
10、d t h a t t h e s u r f a c e o f c o n c r e t e、 7 l, i t h d i f f e r e n t p r o p o r t i o n s u s i ng CP FL i s d e n s e a n d s mo o t h wi t h o u t a n y d e f e c t s s u c h a s h c I l e s a n d b u b b l e s , a n d t h e c o mp a c t n e s s h a s b e e n i mp r o v e d an d r e bo
11、 u n d s t r e n g t h h a s b e e n i n c r e a s ed g r eat l y Mo r e o v e r , t h e d u r a b i l i t y i n d e x e s s u c h a s f r e e z e - t h a w, c a r b o n a t i o n , a n d a b r a s i o n h a v e a l s o b e e n i mp rov e d Co n s e q u e n t l y , u s i n g C PF L i s a n e f f e c
12、 t i v e me a s u r e t o s t r e ng t h e n t h e d u r a b i l i t y o f l o w- s t r e ng t h c o n c r e t e Ke y wo r d s : l o w- s t r e n g t h h y d r a u l i c c o n c r e t e ; co n t r o l l ed p e rm eab i l i t y f o rm wo r k l i n e r( CP FL) ; s u rfa c e q u a l i t y ; d u r a b i
13、 l i t y 由于混凝土技术不断发展, 对水工混凝土耐久、 美观要 求也越来越高。水工混凝土一般强度等级不高, 浇筑量大, 因而拌合物胶凝含量相对较少, 一般控制在 3 0 0 k g ms以 下 】 , 水胶比相对较大。此外, 由于施工中各种人为操作因 素影响, 往往造成混凝土浇捣成型表面不同程度存在气泡、 孔洞、 色斑等质量缺陷, 成为低强度混凝土外观质量通病, 严 重影响水工混凝土耐久性能要求 2 。 本文结合南水北调东线睢宁二站工程透水模板布浇筑 泵站混凝土结构工艺, 探讨其应用效果, 测试其抗冻性能、 抗 碳化性能与抗冲磨性能, 并与普通浇筑工艺进行分析比较。 1 透水模板布工艺
14、简介 透水模 板 ( C o n t r o l l e d P e rm e a b i l i t y F o rm w o r k L i n e r , 简 称 C P F L ) 是在传统普通模板工艺的基础上改进产生的一种 新型施工工艺 3 , 其作用机理是将透水模板布粘附在普通模 板内侧形成透水层 , 利用振捣密实过程产生的压力将拌合物 收稿 日期 : 2 0 1 2 - 0 9 1 2 修回 日期 : 2 0 1 3 0 2 2 8 网络 出版时 间: 2 0 1 3 -03 2 5 网络出版 地址 : h t t p : www c r d d n e t k c ms d e
15、 t ml 1 3 1 3 3 4 Tv 2 0 1 3 0 3 2 5 0 8 4 3 0 3 0 h t ml 基金项目: 江苏省 自 然科学基金( B K 2 0 1 0 5 1 7 ) ; 南水北调工程科技创新项目( N s B 【 ) _ s N E z ( F ) K Y _ O 卜2 0 - 2 0 1 2 ) ; 江苏省水利科技重点项 目 “ 混凝土表层致密化技术研究与推广应用” ( 2 0 0 9 0 2 1 ) 作者简介: 韩仕宾( 1 9 6 3 一 ) , 男, 江苏扬州人, 高级工程师, 主要从事水工结构设计与研究。E m a i l : j s n s b d h
16、s b 1 6 3 t o m 工程 技术 1 4 7 韩仕宾等 低强度等级水工混凝土耐久性提高措施 表 5 回弹试验检测指标 Ta b l e 5 Te s ti n d e x e s o f r e b o u n d s t r e n gt h e x p e r i me n t 试验编号 1 2 3 4 5 酱通模板回弹强度 MP a 3 0 6 3 2 0 2 9 0 3 0 1 3 O 5 透水模板 回弹强度 MP a 4 2 9 3 9 2 4 0 7 3 6 9 3 8 2 强度增长 ( )4 0 2 2 2 3 4 0 6 2 2 8 2 5 0 从表 1中可以看出,
17、使用透水模板后混凝土表面回弹强 度有显著增长, 增长幅度在 2 2 4 O 之间。由此说明透水 模板技术可以有效增加混凝土强度, 提高表面密实度。 3 3机 理分 析 对于低等级混凝土来说, 采用透水模板浇筑的成型效果 明显好于普通模板浇筑, 咎其原因, 一是透水模板布表层孔 径与等效孔径分别仅为 1 1 0 t a n和 3 0 t a n , 远小于混凝土 中大部分水泥颗粒粒径; 二是水化过程中水泥颗粒因形成胶 体团状结构使其粒径增大, 因此透水模板布表层在排水排气 的同时可以最大限度的将水泥颗粒保留在混凝土表面, 既减 小了这部分水和空气形成孔洞的可能性 , 又促使混凝土表层 形成具有较
18、高 C _ H s含量的致密滤饼结构。透水模板布纤 维结构层在排除多余水气的同时, 还会吸附部分新拌混凝土 排出的水分, 起到保水养护作用 , 及时保证表层水泥硬化需 水量, 从而形成相对致密的水泥浆硬化壳。良好的 自然湿养 条件, 减少了裂缝开裂风险, 还提高了表层抗压强度。 4 耐久试验分析 混凝土耐久性指标一般包括抗碳化、 抗渗、 抗冻、 抗冲磨 等, 本文选取其中抗冻融, 抗碳化及抗冲磨性能作为分析指 标, 通过室内试验分析对比使用透水模板与普通模板的耐久 性差别。 4 1冻融试 验 混凝土在冻水结冰时因体积膨胀而产生了静水压、 渗透 压和水分迁移现象, 促使其结构破坏。本试验采用单个
19、试件 单位测试表面面积剥落物总质量( g m2 ) 来衡量试件抗冻能 力 , 测试结果见 图 2 。 。 E 删 嚣 犍 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 0 0 0 十 +K 2 一K 一 盟 + 一S 图 2 冻融剥落物质量曲线 Fi g 2 Cu r v e s of d e c r e a s i n g we i g h t of c o n c r e t e a f t e r t h e f r e e z e - t h a wi n g t e s t 可以看出: 相同冻融次数情况下, 单位面积剥落物质量 为 K I K 2 K,
20、S I s 2 S 。随着龄期增加, 剥落物也在逐 渐增加 ; 使用透水模板试件剥落物质量明显少于使用普通模 板试件; 1 号模板布抗冻融效果比2号模板布更显著。 4 2碳化 试验 碳化使混凝土碱度不断降低, 会引起水泥石解体。本文 中混凝土的碳化影响用碳化深度来进行评价, 测试结果见图3 。 D 5 l 0 1 s 2 0 笛 时 间,d 图 3 碳化 深度 曲线 KI K 2 K 盟 S Fig 3 Cur v e s o f c a r b o n a t io n d e p t h 可以看出: 相同龄期碳化深度 K I K2 K, S I S 2 S , 随着龄期增加, 碳化深度也在
21、逐渐增加; 使用透水模板试件 碳化深度明显小于使用普通模板试件; 1号模板布抗碳化效 果比2 号模板布更显著。 4 3冲磨试验 水工混凝土受冲刷、 气蚀等作用, 过流面混凝土结构往 往破坏严重, 所以抗冲磨性能的测试尤为重要。抗冲磨试验 选用水下钢珠法, 即通过测定规定时间内混凝土质量损失, 计算混凝土抗冲磨强度和磨损率 , 从而评价混凝土表面相对 抗冲磨性能L 1 。 本文采用快速和慢速两种冲磨方式评价混凝土抗冲磨性 能。快速冲磨仪转速为 3 0 0 0 r ra i n , 连续冲磨 4 8 h , 钢珠配比 为 1 O 个 2 5 IT t n l 、 2 5个 1 2舯 、 3 5个
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