低VC值碾压混凝土性能研究

2016-04-11朱伟兵孙红雨中国葛洲坝集团第二工程有限公司试验检测中心湖北宜昌443000

长江大学学报(自科版) 2016年1期

朱伟兵，孙红雨　(中国葛洲坝集团第二工程有限公司试验检测中心，湖北宜昌 443000)

低VC值碾压混凝土性能研究

朱伟兵，孙红雨(中国葛洲坝集团第二工程有限公司试验检测中心，湖北宜昌 443000)

[摘要]从早期自生体积变形、绝对温升、施工速率和用水量等方面对低VC值碾压混凝土性能进行了研究。结果表明，随着龄期的增加，低VC值碾压混凝土自生体积变形表现为收缩，绝对温升值增加，且二级配低VC值碾压混凝土早期自生体积变形值和绝度温升值均比三级配低VC值碾压混凝土大；随碾压混凝土拌合物停放时间延长，VC值损失增大，碾压混凝土的含气量损失减少，且三级配低VC值碾压混凝土的VC值损失明显大于二级配低VC值碾压混凝土；随着用水量的增加，碾压混凝土VC值降低，且VC值越小，碾压混凝土引气效果越好。

[关键词]低VC值碾压混凝土拌和物；碾压混凝土筑坝施工；早期自生体积变形；用水量；含气量

碾压混凝土快速筑坝技术通过20年的发展，碾压混凝土从干硬性混凝土过渡到无坍落度的半塑性混凝土，即低VC值混凝土，修建碾压混凝土坝已经不受气候条件和地域条件限制，碾压混凝土筑坝技术已经越来越广泛的应用[1]。VC值为按试验规程在规定的振动台上将碾压混凝土振动到合乎标准的时间。低VC值碾压混凝土与常态混凝土相比，具有用水量小、水泥用量少、高掺粉煤灰和拌和物流动性小、分层压实、连续上升等特点。低VC值碾压混凝土在施工上极为有利，最直接的效果是提高了碾压混凝土的可塑性、可碾性、层间结合能力和抗骨料分离的能力，有利于激振力的传播，使混凝土密实度更大，并可提高碾压混凝土的抗裂性能。碾压混凝土施工配合比是在规程要求的温度和湿度标准条件下进行，但施工现场情况千差万别，为了保证碾压混凝土在高温或者干燥蒸发量大等不利自然气候条件下的施工，必须对碾压混凝土施工进行动态控制。下面,笔者从用水量、施工速率、早期自生体积变形和绝对温升等方面研究了低VC值碾压混凝土的性能。

1原材料概述

水泥采用秦岭牌P.O42.5级普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅱ级C类粉煤灰，骨料采用龙望沟现场开挖的花岗岩加工的人工骨料，花岗岩饱和单轴抗压强度为53～95MPa，平均值为68MPa，按《岩土工程勘察规程》以岩石饱和单轴抗压强度分类，其属于坚硬岩石。机制砂采用中砂，石粉含量控制在15%左右(干筛法)，人工碎石分级为5～20、20～40、40～80mm。外加剂采用荆州鑫城外加剂厂生产的FDN-3缓凝萘系高效减水剂和山西桑穆斯外加剂厂生产的AE混凝土引气剂。低VC值碾压混凝土配合比如表1所示,其设计VC值为1～3s。

表1　低VC值碾压混凝土配合比

2低VC值碾压混凝土早期自生体积变形性能

图1　不同级配低VC值碾压混凝土早期自生　体积变形与龄期关系曲线

图2　不同级配低VC值碾压混凝土绝热温升　与龄期关系曲线图

混凝土自生体积变形是在恒温恒湿条件下，由胶凝材料的水化作用引起的混凝土体积变形。混凝土自生体积变形对大坝混凝土抗裂性能有着不可忽视的影响，从防止大体积混凝土裂缝出发，利用微膨胀产生的预压应力，以补偿混凝土降温时的收缩，防止或减少大体积混凝土产生的裂缝。不同级配低VC值碾压混凝土早期自生体积变形与龄期关系曲线图如图1所示。从图1可知，低VC值碾压混凝土早期自生体积变形表现为收缩，且二级配低VC值碾压混凝土早期自生体积变形值比三级配低VC值碾压混凝土要大。

3低VC值碾压混凝土热学性能

热物理性能对大体积混凝土十分重要，是混凝土坝体温度应力和裂缝控制计算的重要参数。低VC值混凝土绝热温升与施工配合比关系很大，明显低于常态混凝土。研究表明，低VC值碾压混凝土的最终绝热温升一般在11～20℃，而常态混凝土的最终绝热温升在20～27℃[2]。通过在绝热条件下测定水泥水化所产生的热量，结果如图2所示，随着龄期的增加，不同级配低VC值碾压混凝土绝对温升值增加，且二级配低VC值碾压混凝土绝热温升值高于三级配低VC值碾压混凝土。

4施工速率对低VC值碾压混凝土的影响

碾压混凝土施工过程中，确保层面结合质量是保证碾压混凝土施工质量的核心因素，在确定层面结合处理等其他各项施工工艺后，VC值的动态控制为现场施工质量控制最关键的因素。为研究掺用缓凝效果的减水剂和引气剂在施工时的工作性以及含气量的损失情况，以便于现场混凝土拌和机口控制，确保入仓混凝土具有合适的VC值和满足要求的耐久性，在现场进行了碾压混凝土拌和物VC值和含气量经时损失研究。

4.1对碾压混凝土VC值的影响

根据观察发现，在白天气温逐步升高的情况下，碾压混凝土初凝时间缩短很快，当夜晚气温逐步下降时，碾压混凝土初凝时间逐渐延长。为进一步研究施工速率与碾压混凝土VC值损失的关系，确保入仓混凝土具有合适的VC值，对不同级配低VC值碾压混凝土拌合物停放时间与VC值损失关系进行分析。结果如图3所示，低VC值碾压混凝土拌合物停放时间越长，VC值损失越大；与二级配低VC值碾压混凝土相比，三级配低VC值碾压混凝土的VC值损失明显要大。

4.2对低VC值碾压混凝土含气量的影响

图4所示为不同级配低VC值碾压混凝土拌合物停放时间与含气量关系曲线图，由图4可知，随着低VC值碾压混凝土拌合物停放时间延长，碾压混凝土的含气量损失减少。这是因为低VC值碾压混凝土拌合物停放时间延长后，混凝土中的含气量在碾压过程中难以排出，导致碾压混凝土的孔隙率增加，其抗压、抗折强度将随之下降，最终影响碾压混凝土的耐久性。

图3　不同级配低VC值碾压混凝土拌合物停放时间　　　　　　图4　不同级配低VC值碾压混凝土拌合物停放时间　与VC值损失关系曲线　与含气量关系曲线

5VC值对碾压混凝土含气量的影响

混凝土施工配合比是在规范要求的温度和湿度等标准条件下进行的，但施工现场情况千差万别，为了适应不同的自然气候条件，确保碾压混凝土的施工质量，施工过程中必须对碾压混凝土VC值进行动态控制。一方面通过喷雾和碾辊洒水等措施改善仓面小气候，达到降温、保持碾压混凝土表面湿度和减少VC值损失；另一方面应保持配合比参数不变通过调整外加剂掺量来调整VC值，达到改善碾压混凝土拌合物性能，满足不同气候、温度时段条件下的碾压混凝土施工。

VC值对引气效果很敏感。在引气剂掺量相同情况下，VC值对碾压混凝土含气量的影响如图5所示，VC值越大，碾压混凝土含气量越小，这表明VC值越大，碾压混凝土引气效果越差。

6用水量对碾压混凝土VC值的影响

与常态混凝土一样，碾压混凝土也符合水胶比定则，且其硬化性能并不逊于常态混凝土。与常态混凝土相比，碾压混凝土在材料上区别较大，水泥用量少，掺合料掺量高，且要求砂子石粉含量高。在配合比设计上区别也较大，碾压混凝土以拌和物性能试验为设计重点，浆砂比是配合比设计的关键参数。

碾压混凝土VC值与用水量关系如图6所示，随着用水量的增加，碾压混凝土VC值也随之降低，用水量每增加1.5kg/m3，VC降低1.0s左右，其原因是在水胶比不变的情况下，随着用水量的增大，浆体流动性增大，导致碾压混凝土VC值减小。