聚羧酸减水剂在水运码头工程高性能混凝土中的应用

2015-04-13赵敬考卢任贵

珠江水运 2015年1期

赵敬考+卢任贵

摘要：文章结合北方某水运码头工程实际案例，对聚羧酸减水剂在高性能混凝土中的应用要点展开分析与探讨，根据工程案例实际情况，对掺入聚羧酸减水剂条件下的高性能混凝土配合比优化设计，质量控制要点，以及应用期间的注意事项进行了分析研究。

关键词：聚羧酸减水剂水运码头工程高性能混凝土应用

近年，在经济高速发展的时代背景之下，交通运输设施的建设速度以及建设规模均呈现出了显著的快速发展趋势。沿海地区拥有持续不断增长的内外贸易货物运输、物流需求，而水路运输的高效、低价等特点，使得水运基础设施--码头的建设日益引起大家的高度关注与重视。

但由于水运码头工程建设过程中所处区域的地质条件往往比较复杂，且容易受到水流以及涌浪等多重因素的影响，特别是随着码头结构往大型化、外海化发展的趋势，往往进一步导致了其施工环境、服役环境比较恶劣，因此也对构成结构主体的主要工程材料--混凝土的性能提出了更严格的要求。

本文即结合北方某水运码头工程实例，对码头工程建设用高性能混凝土拌合过程中使用聚羧酸减水剂的应用要点展开分析研究与探讨。

1.工程概况

某码头位于我国北方微冻地区，属于作用等级自中等程度至严重程度的氯盐腐蚀环境。工程结构使用寿命为50年。根据本工程所处地区的气候环境特征，确保拌合形成的高性能混凝土满足设计施工方面的具体要求，在混凝土拌合制备过程当中引入了聚羧酸减水剂，以减少拌合用水，提高混凝土性能。

根据该工程案例，对高性能混凝土的应用进行分析：

本工程构件类型为预制预应力钢筋混凝土箱梁，混凝土强度等级设置为C50等级，28d抗冻性能为300。原材料设计标准为：①水泥原料，使用普通硅酸盐水泥原料，氯离子含量为0.018%；②粉煤灰原料：选择I级粉煤灰原料；③矿粉原料：选择煤矿S95型矿粉原料；④细集料：选择招远天然河砂原料；⑤粗集料：选择玄武岩碎石原料，按照10.0～20.0mm标准对集料粒径进行控制，掺入比例为70.0%，同时选择碎石原料，按照5.0～10.0mm标准对集料粒径进行控制，掺入比例为30.0%；⑥外加剂：使用聚羧酸减水剂，减水率≥25%；⑦水：选择常规生活用水。

由于本工程中混凝土拌合期间所使用的矿物掺合料整体用量较大，水胶比小，导致混凝土拌合物粘性较高，在实际工程应用中容易出现拔底的问题，可能会给混凝土现场浇筑施工产生不良影响。为解决该问题，可在拌合过程中适当提高砂率，按照42.0%标准控制。同时，掺入粉煤灰的混凝土早期强度较低，随粉煤灰掺入量的增加，强度降低幅度也有持续增大的趋势，虽后期强度增长潜力较大，但考虑到预制箱梁需要3d龄期进行初张拉处理以及7d龄期进行终张拉处理，因此需要在拌合阶段对粉煤灰的掺入量进行合理控制。针对该问题，共设计4组配合比进行试验比对，优化后数据如下表所示（见表1）。

结合表1中的相关数据来看，在1#～4#高性能混凝土拌合物均能够满足强度要求的基础之上，从实验室以及现场控制要求角度考虑，最终选择3#试件作为具体控制标准。优化后的高性能混凝土配合比标准如下表所示（见表2）。

2.质量控制要点分析

为确保码头施工过程中箱梁预制质量符合设计要求，需要确保所用高性能混凝土具有良好的流动性，同时还需要具有优秀的可泵性以及粘聚性。针对上述要求，结合以往工作经验，判断在现场施工中，混凝土拌合物易出现干涩、粘稠的问题。甚至出现出机坍落度接近坍落度控制下限，可罐车运到现场后却接近上限；混凝土从罐车放到地泵并不离析，可泵送到梁面后严重离析等现象，这些现象给施工过程中造成了一定的困难。

针对上述问题，在施工过程当中，对高性能混凝土的扩展度以及坍落度指标进行双控，确保高性能混凝土在入模时扩展度能够达到420.0～520.0mm的标准值，坍落度能够符合180.0～220.0mm的基本要求。此外，还需对原材料质量进行系统控制，确保清洗后的碎石有充足的脱水时间，并根据砂石含水量的检测值对砂石用量进行控制。

3.应用中的关键要点分析

3.1振捣环节

在对混凝土进行振捣的过程当中，操作插入式振捣棒需要遵循“快插慢拨”的基本操作原则，点振过程中振捣棒与工作面需要保持垂直对应关系，严禁平拉，且应杜绝漏振或过振问题的发生。同时，在对振捣棒进行移动过程中，移动距离应当控制在 1.5倍振捣棒作用半径的有效范围内，点振时间按照20.0～30.0s标准进行控制，为确保振捣效果符合标准，还需要在振捣期间上下略微抽动，根据前次灌注混凝土面层的深度，将振捣棒插入进行深层振捣，确保振捣的均匀性与稳定性。

3.2初期养护环节

结合码头工程特点，在高性能混凝土制备使用全过程中，混凝土胶材料的使用量较大，特别是针对可能出现的流浆以及浮灰问题，易导致表面局部混凝土强度值偏低，需做好初期养护工作，杜绝高性能混凝土出现早期收缩开裂方面的问题。

3.3储存环节

由于高性能混凝土在加入聚羧酸减水剂后，其整体呈酸性状态，若长期与铁质制品接触，将发生缓慢化学反应，可能导致铁制品出现表面色泽变质，对产品性能有不利的影响。因此，为确保整个工程实施期间混凝土储存的稳定性，需要在现场设置专门储存混凝土的区域，并使用不锈钢材质或聚乙烯塑料材质桶进行妥善保管。

3.4制备环节

在高性能混凝土加入聚羧酸减水剂进行制备的过程当中，需要严禁将其与萘系高效减水剂及复配产品混合应用，避免两者混合使用后对混凝土自身的流动性产生不良影响，同时防止其对混凝土的强度以及可泵性造成损伤。此外，在制备过程当中，若聚羧酸减水剂含量过高，则可能诱发混凝土离析、泌水等问题，需在拌合过程中对减水剂的掺入量进行严格计算，并做好计量控制。根据工程实际需求，对外加剂的掺入量进行动态控制，以浮灰流浆作为关键控制标准，从而确保其流动性、粘聚性满足要求。