聚羧酸类减水剂在低标号泵送混凝土中的应用研究.pdf

表 1 聚羧 酸和萘 系减水剂总体 比较 高效减水剂 萘系 聚羧酸 掺量 高 低 减水率 1 5 2 5 最高可达 4 5 保坍性能 坍落度损失大 9 0 mi n损失较小 增强效果 一般 好 收缩率 增大收缩 有所降低 生产工艺 污染环境 清洁无污染 结构可调性 不可调 结构可变性多 ，高性能化潜力大 作用机理 静电排斥 空间位阻为主 ( 2 )粉煤灰 ：宣威 I级粉煤灰； ( 3 )骨料 ：左砂 系统人工砂石骨料 ； ( 4 )外加剂 ：江苏博 特 J M P C A 聚羧 酸类 减水 剂 ， 浙江龙游 Z B一1 A缓凝 高效减水剂，北京利 力 F S引 气剂。 选用原材料各项检测结果均满足小湾水电站 拱坝 混凝 土施工技术要求 及相关规范要求 。 3 2 试验方案 本 次试验 分为掺 聚羧酸类 减水 剂 泵送 混凝 土 、萘 系 缓凝高效减水剂泵送混凝土两个方案，两个方案配合 比 设 计参数一 致 ，掺合 料均为 I级粉 煤灰 ，外 加剂 掺量 根 据拌和物性能试验确定 ，坍落度为 l 6 2 0 c m，含气量 控 制在 4 5 5 5 。室 内试 验 采用 I O O L 自落式 搅 拌 机拌和，每次拌和量按搅拌机容量 2 o 8 O ，试验严 格按 照 水工 混凝土试 验规程 ( DL T 5 1 5 O 一 2 O O 1 )的 相关规程进行 。成型试 件为 1 5 0 r r n X 1 5 0 r n mX 1 5 0 mm 试验研究与施工测量 立方体 标准试件 ，在标准 养护室 养 护 ，温度 控 制在( 2 0 3 ) ，湿度 9 5 。泵 送 混 凝 土 配 合 比设 计 参 数 见 表 2 。 表 2 泵送 混凝土 配合 比设计参数 减水 引气 设计 坍落 用水量 水胶 粉煤灰 砂率 剂品 剂 品 小石 ： 方案 级配 指标 度 ( c m) ( k g r n a ) 比 ( ) ( ) 种及 种及 中石 掺量 掺量 Z B一1 A F S 1号 (2 2 0 1 6 2 O 1 5 0 0 4 0 3 0 4 3 6 0 ： 4 ( 0 8 0 1 J MP I F S 2号 C 2 O 1 6 2 0 1 5 O 0 40 3O 43 6 0 ：4 ( 0 8 0 2 0 3 3 试 验结 果及 分析 对 1 号、2号方案分别进行了拌和物性能、坍落度和 含气量损失试验，力学性能和抗渗性能试验，试验过程 严格按照 水 工混凝 土试 验规 程 ( D L T 5 1 5 0 2 0 0 1 ) 相关规程进行控制，拌和物性能试验结果见表 3 。坍落度 和含气量损失试验结果见表 4 ，力学性能和抗渗性能试验 结果 见表 5 。 试验结果分析 ： ( 1 )从泵送混凝土拌和物性 能试验结果看 ，两种 试验 方案拌和物性能均满足技术要求 ，由于砂仓距离拌和系 统泵送车较远，考虑到混凝土的泵送效果，配合 比设计 采用 降低水胶 比 ，提高 粉煤 灰掺 量 ，这 样可 以大 大改 善 混凝土和易性 ，易于振捣 ，增加混凝土的流动性，减少 泌水。由于掺加了两种不同的减水剂，1号方案掺加了萘 系缓凝高效减水剂，2 号方案掺加了聚羧酸类减水剂，在 进行坍落度试验检测时，1号方案有少量泌水产生，2号 方案没有泌水 ，并且混凝土黏聚性较好。掺聚羧酸类减 表 3 泵送 混凝土拌 和物性 能试 验结果 设计 粉煤灰 坍落度 和易性 含气量 方案 级配 水胶 比 指标 ( ) ( c m) ( ) 坍落度 ( c m) 黏聚性 棍度 含砂 析水 1 号 C 2 O o 4 0 3 o 1 6 2 O 1 8 8 较 好 上 由 少 5 1 2 号 C 2 O 0 4 0 3 O 1 6 2 O 1 8 2 较好 上 由 无 4 8 表 4 混凝土拌和物坍 落度损 失试验 结果统计 坍落度 ( c m) 1 5 mi n 3 0 rain 4 5 min 方案 设计指标 设计 实测 坍落度 损失率 ( ) 坍落度 损失率 ( ) 坍落度 损失率 ( ) 1号 C2 O 1 6 2 0 1 8 8 1 6 2 c m 1 3 8 1 2 8 c m 3 1 9 1 1 0 c m 4 1 5 2号 C 2 0 1 6 2 O 1 8 2 1 7 6 c m 3 3 1 6 0 c m 1 2 1 1 3 5 c m 2 5 8 表 5 泵送 混凝 土力学性能和抗渗性能试验结果 设计 坍落度 粉煤灰 抗压强度 ( MP a ) 抗拉强度 ( MP a ) 抗渗性能 方案 级配 水胶比 指标 ( c m ) ( ) 7 d 2 8 d 7 d 2 8 d 2 8 d 1号 C2 0 l 6 2 0 0 4 0 3 0 l 8 5 2 8 4 1 3 6 2 1 2 W8 2 号 C 2 O 1 6 2 0 O 4 0 3 0 1 9 4 3 O 2 1 4 7 2 2 8 W8 6 5 水利水 电施工2 0 1 2 第 5 期总第 1 3 4期 水剂泵送混凝土随着 I- J J H 剂掺量的增加 ，用水量呈递减 趋势 ，而掺萘系缓凝 高效减 水剂 泵送 混凝 土 随着外 加剂 掺量的增加 ，超过 1 O 以后，对用水 量的变化 影响 不大 。 ( 2 )从混凝土拌和 物坍落度 损失试验来 看 ，1号 方案损失率较大 ，4 5 rai n损失率达到 4 1 5 ，2号 方 案损失率较小 ，4 5 rai n 损失率为 2 5 8 。2号方案优 r 于 1号方案 ，充分体现了聚羧酸类减水剂保坍性好 的 效果 。 ( 3 )从泵送混凝土力学性能和抗渗性能试验结果来 看 ，两个方案 2 8 d抗 压强 度均 满 足设计 强度 要求 ，抗 渗 性能均大于 W8的抗渗等级，较好 的抗渗性能可以解决 砂仓山体渗水的问题 ，能够保证砂仓内砂含水的稳定性。 掺聚羧酸类减水剂泵送混凝土同龄期强度略高于掺萘系 缓凝高效减水剂泵送混凝土强度，也说明了聚羧酸类减 水剂具有增强的特点。 4 混凝土施工 4 1 混凝土输送设备布置 由于砂仓均在山体内部，且最合适的进料洞 口高程 1 3 1 0 m平台与高程 1 2 4 5 m供料平台高差相差 6 5 m。采用 拖泵进 行混凝 土输送 ，即在高 程 1 2 4 5 m 和高程 1 3 1 0 m 平 台各布置一台 HB T6 0 A拖泵，然后从高程 1 2 4 5 m平台拖 泵沿左侧护坡排水沟架设 1 5 0 mm混凝 土泵管至高程 1 3 1 0 m 平台拖泵 ，再 将高 程 1 3 1 0 m 马道 拖泵 的泵管沿 通 风洞铺设至砂仓部位授料斗。 4 2 混凝土拌和与运输 混凝土由左岸高程 1 2 4 5 m拌和系统 1 座拌和楼供料 ； 水平运输采 用 2辆 混凝 土搅拌 车 ；混 凝土垂 直 和水平 运 输 采用 2台拖泵进行 接力输送 。 4 3混凝 土浇 筑 4 3 1 浇筑准备 由于每个砂仓高度较高，分成两层浇筑，分层高度 以每层浇筑模板需求量基本相同为准。为满足混凝土人 仓，在每个砂仓安装六组溜筒 ，即从砂仓顶部中间向四 周分散布设，砂仓中问上方轨道部位设一个简易受料斗。 泵管沿轨道外侧架设至砂仓上方受料斗口部位。 对于砂仓侧壁渗 水较大 的部 位设 临 时排水 管进 行引 排，排水管采用 D N3 2普通钢管，长度约 6 0 c m，伸出模 板外面，里端缠棉纱以防止砂浆进入 ，外端带丝扣，浇 筑完成后用堵头进行封闭。 4 3 2 混凝 土入仓 混凝 土从 拌 和楼拌 制好 后，由搅 拌车 运 至高程 1 2 4 5 m平台拖泵，由其将混凝土输送至高程 1 3 1 0 m平台 拖泵，然后由该平 台的混凝土泵车将混凝土输送至各砂 仓顶部受料斗 内，受料斗下面接溜筒 ，通过溜筒将混凝 6 6 土向仓 内四周输送 。 另外 ，拖泵在输送混凝土 前 ，先输送一 遍水泥砂 浆 ， 使管壁处于充分滑润状态 。 4 3 3混凝土振捣 由于混凝土衬砌厚度只有 5 0 c m，加之设 置了钢筋 网，只能人工在外面将 5 O mm软轴振捣棒从振捣 口插入 进行振捣 。 5 掺聚羧酸类减水剂泵送混凝土应用 从应用情况 看 ，混凝 土 的流 动性较 好 ，抗离 析性 能 好 ，浇筑过程未 出现堵 泵现 象 ，较好 地解 决 了砂 仓浇 筑 遇到的长距离多弯点泵送难题，从质量检查结果看，混 凝土浇筑密实，填充性好 ，混凝土强度检测结果均满足 设计要求。砂仓完成衬砌后，较好地解决了山体渗水造 成砂含水不稳定且偏大的问题。混凝土抗压强度检测结 果 见表 6 。 表 6 混凝土抗压强度检 测结果统计 设计 试验 试验 技术 试验 试验结果 ( MP a ) 指标 项 目 龄期 要求 组数 l l 最大值 l 最小值 l 平均值 l l C 2 O 抗 压 2 8 d 2 0 1 3 3 2 5 1 2 4 9 l 2 7 2 l 6 结束语 ( 1 )泵送混凝土胶凝材料总量一般要求在 3 0 0 k g m。 以上、本次配合比设计采用降低水胶比、提高粉煤灰掺 量 的方法 ，胶凝材料 总量达 到了 3 7 5 k g m3 。掺加 粉煤灰 后 ，利用粉煤灰 的球状 细小 颗粒 ，在 混凝 土 中起 到滚轴 作用，大大改善了混凝土和易性 ，同时，粉煤灰替代了 部分水泥，降低了内部温升，有效地预防了裂缝的产生， 保证了泵送混凝土的质量。 ( 2 ) J MP VA聚羧酸类减水剂的应用，减水率高， 保坍性能好 ：一方面节约水泥用量，降低了混凝土温升； 另一方面，使混凝土和易性好，抗泌水、抗离析性能好， 混凝土泵送阻力小，便于运输。 ( 3 )混凝土掺加引气剂后 ，可以有效 提高混凝土的抗 渗性能，砂仓混凝土设计指标为C 2 O ，无抗渗要求。为了 提 高砂仓混凝 土 的防渗 效果 ，减 少 山体 水的 渗漏 ，混 凝 土中掺加了引气剂后，在混凝土中引进一定数量微小、 均匀分布、互不连通的小气泡，提高了混凝土的可泵性 ， 砂仓抗渗性能也得到保证。 ( 4 )目前聚羧酸类减水剂主要用于水库、港口、隧道 及水利水电工程施工中抗冲磨混凝土等抗裂防渗较高的 工程部位。本次砂仓混凝土浇筑，说明聚羧酸类减水剂 可以在低设计强度泵送混凝土中掺加，并且达到了预期 的效果 。