某水利樞紐工程中大流態(tài)自密實(shí)混凝土應(yīng)用實(shí)踐研究

楊淑芬

（東莞市橫崗水庫(kù)管理處，廣東 東莞 523000）

0 引言

大流態(tài)自密實(shí)混凝土由于自身優(yōu)異的性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于泵送高度高、泵送長(zhǎng)度長(zhǎng)，等高層、超高層建筑當(dāng)中，后期耐久性強(qiáng)。但在水利工程項(xiàng)目應(yīng)用過程中，大流態(tài)自密實(shí)混凝土其高膠凝材料用量、低水灰比以及大礦物摻合料等特點(diǎn)，完全滿足結(jié)構(gòu)特殊性以及應(yīng)用環(huán)境嚴(yán)格性的要求[1-4]。

大流態(tài)自密實(shí)混凝土在施工過程中要求混凝土兼具良好的流動(dòng)性、適中的粘聚性以及優(yōu)異的保水性，針對(duì)密集鋼筋以及多腔異形等特殊結(jié)構(gòu)，混凝土通過率良好，石頭堆積、跑漿等問題有效避免發(fā)生。重新設(shè)計(jì)混凝土配合比，對(duì)混凝土原材料比例進(jìn)行優(yōu)化，探索最佳礦物摻合料取代率，針對(duì)工程施工過程中存在的流動(dòng)性能差以及中后期抗壓強(qiáng)度較低等問題，對(duì)混凝土擴(kuò)展度、倒筒時(shí)間以及抗壓強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，并確定體系最佳礦物摻合料取代率。

1 工程概況

某水利樞紐工程主要結(jié)構(gòu)為導(dǎo)流堤、擋潮泄洪閘以及左右岸連接壩等，結(jié)構(gòu)中擋潮泄洪閘的總凈寬度為660 m，共設(shè)置30 孔，閘孔凈寬度為22 m。按工程尺寸算，該工程混凝土屬于大體積混凝土，應(yīng)考慮大體積混凝土水化放熱等溫升問題，要求混凝土具有良好的和易性以及耐久性能。但項(xiàng)目施工過程中，混凝土間隙通過率以及流動(dòng)性能差，出現(xiàn)砂漿跑漿、石頭裸露等問題，拆模后表觀強(qiáng)度較低，蜂窩麻面情況嚴(yán)重，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用功能。

2 試驗(yàn)原材料

試驗(yàn)水泥為P·O42.5 級(jí)水泥，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量28.2%，3d 抗壓強(qiáng)度27.9 MPa，28d 抗壓強(qiáng)度51.9MPa；試驗(yàn)微珠，測(cè)試細(xì)度4.7%，燒失量1.4%，需水量比90%；試驗(yàn)礦粉比表面積428m2/kg，7d 活性指數(shù)86%，28d 活性指數(shù)103%；試驗(yàn)硅灰需水量比116%，7d 活性指數(shù)達(dá)112%；試驗(yàn)中粗河砂，細(xì)度模數(shù)2.6～2.8，含泥量1.7%，碎石5 mm～16 mm 連續(xù)級(jí)配，含泥量0.2%；外加劑為聚羧酸高效外加劑，固含量20.0%，減水率23%；水為自來(lái)水。

3 大流態(tài)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

大流態(tài)自密實(shí)混凝土具有低水膠比、大摻量礦物摻合料等特征，須確保體系流動(dòng)度好、粘聚性適中、保水性優(yōu)異，且低水化熱，高抗壓強(qiáng)度。通過重新設(shè)計(jì)混凝土配合比，優(yōu)化原材料種類，確定礦物摻合料最佳取代率。粉料總用量為580kg/m3，微珠取代范圍0～40%，硅灰取代率3.4%，礦粉取代范圍0～50%，通過調(diào)整聚羧酸減水劑不同組分的搭配比例，達(dá)到調(diào)整混凝土和易性的目的，具體配合比見表1。

表1 混凝土配合比 單位：kg/m3

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 大流態(tài)自密實(shí)混凝土和易性影響因素研究

針對(duì)項(xiàng)目出現(xiàn)的流動(dòng)性差以及中后期強(qiáng)度偏低等質(zhì)量問題，研究礦物摻合料中微珠、硅灰、礦渣取代率等因素的綜合影響，測(cè)試混凝土流動(dòng)度、倒筒時(shí)間以及不同齡期的混凝土抗壓強(qiáng)度，具體測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 混凝土性能測(cè)試

圖1 不同因素對(duì)大流態(tài)自密實(shí)混凝土流動(dòng)度的影響

由測(cè)試結(jié)果知，礦粉對(duì)于混凝土流動(dòng)性能無(wú)任何貢獻(xiàn)，也無(wú)法改善混凝土粘度；硅灰對(duì)于混凝土流動(dòng)性能以及粘聚性改善具有重要作用，硅灰可提升混凝土的粘聚性，降低體系粘度；微珠對(duì)于流動(dòng)性及粘度改善具有正向作用，隨著微珠摻量的不斷提升，混凝土擴(kuò)展度呈現(xiàn)先增加后基本保持不變的趨勢(shì)，表明微珠的滾珠效應(yīng)達(dá)到極限；當(dāng)微珠摻量為30%時(shí)，當(dāng)硅灰摻量為3.4%時(shí)，混凝土整體粘度達(dá)到最佳，倒筒時(shí)間達(dá)到最低值，倒筒時(shí)間為3.2 s，混凝土松軟，性能良好。

4.2 大流態(tài)自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度影響因素研究

研究微珠、礦粉等礦物摻合料不同取代率對(duì)于混凝土不同齡期抗壓強(qiáng)度的影響，具體測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 混凝土抗壓強(qiáng)度

由圖2 可知，礦物摻合料對(duì)于體系中后期抗壓強(qiáng)度的貢獻(xiàn)很大，其中礦粉、微珠作用尤為明顯，硅灰作為活性高的礦物摻合料，早期強(qiáng)度貢獻(xiàn)率高；由于硅灰、微珠、礦粉的水化速率不同，因此體系可以勻速進(jìn)行水化反應(yīng)。隨著礦渣摻量增加，混凝土中期強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后基本不變的趨勢(shì)；當(dāng)?shù)V粉摻量為30%、微珠摻量為30%時(shí)，中后齡期強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度基本保持最佳。28 d 抗壓強(qiáng)度為43.9 MPa，60d 抗壓強(qiáng)度為57.6 MPa，90d抗壓強(qiáng)度為76.8 MPa，28d 強(qiáng)度增長(zhǎng)率為43.0%，60 d 強(qiáng)度增長(zhǎng)率為31.2%，90 d 強(qiáng)度增長(zhǎng)率為33.3%。

圖2 混凝土不同齡期抗壓強(qiáng)度

4.3 大流態(tài)自密實(shí)混凝土水化溫升研究

針對(duì)實(shí)體結(jié)構(gòu)開展水化溫升模擬實(shí)驗(yàn)，研究礦物摻合料取代率對(duì)體系水化放熱溫升性能的影響，尋找溫升裂縫的原因，確定最佳礦物摻合料取代率。

由圖3 可知，當(dāng)?shù)V粉摻量達(dá)到30%時(shí)，水化放熱峰隨之降低，但降低幅度不再明顯。通過線性模擬計(jì)算，該體系可較好表征水化過程的不同反應(yīng)階段，規(guī)律基本一致，通過測(cè)溫結(jié)果知，實(shí)體結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差滿足施工要求，表觀整潔光滑。

圖3 礦粉摻量30%時(shí)水化放熱線性模擬結(jié)果

5 結(jié)論

（1）微珠、硅灰對(duì)于流動(dòng)性能及粘聚性能改善效果明顯。隨著微珠摻量的增加，混凝土流動(dòng)度呈現(xiàn)先增加后基本不變的趨勢(shì)，粘度呈現(xiàn)先下降后基本不變的趨勢(shì)。當(dāng)微珠摻量30%、硅灰摻量3.4%時(shí)，混凝土最佳流動(dòng)性、粘聚性最優(yōu)。

（2）微珠、礦粉對(duì)于混凝土中后齡期抗壓強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大，隨著微珠、礦粉摻量的不斷增加，混凝土中后齡期強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后基本不變或略微降低的趨勢(shì)。當(dāng)微珠摻量達(dá)到30%、礦粉摻量達(dá)到30%時(shí)，混凝土中后齡期抗壓強(qiáng)度達(dá)到最優(yōu)值。

（3）開展實(shí)體結(jié)構(gòu)水化熱模擬實(shí)驗(yàn)，通過優(yōu)化原材料比例，最終選擇微珠摻量30%、硅灰摻量3.4%、礦渣摻量30%。