消除抗硫酸盐混凝土气泡技术研究

□孟庆亮（中国水利水电第十一工程局有限公司）

消除抗硫酸盐混凝土气泡技术研究

□孟庆亮（中国水利水电第十一工程局有限公司）

抗硫酸盐混凝土配合比设计和施工过程中，因水泥内掺石膏粉后拌制的混凝土砂浆浓度过大，混凝土内的气泡在振捣过程中难以破裂，造成混凝土固化成型后混凝土外观及内部产生气泡等质量缺陷。文章通过深入细致的调查研究，提出了解决抗硫酸盐混凝土配合比设计缺陷的原因，并以此制定改进混凝土配比及拌制的措施，通过实践进行大胆试验，取得了解决该技术难题的关键措施和方法，为其它类似工程提供了优化抗硫酸盐混凝土施工的经验。

抗硫酸盐混凝土；配合比设计；气泡

1 工程概况

引黄入冀补淀工程主要向河南、河北沿线部分地区农业（河南省4.25万hm2、河北省18.13万hm2）供水，缓解沿线地区农业灌溉缺水及地下水超采状况，为白洋淀实施生态补水。工程主输水线路总长482 km，其中河南濮阳段长86 km，工程自渠村新、老引黄闸引水，经1号枢纽分流入南湖干渠后汇入第三濮清南干渠，沿第三濮清南干渠至金堤河倒虹吸，经皇甫闸、顺河闸、范石村闸，走第三濮清南西支至阳邵节制闸向西北，至清丰县苏堤村穿卫河入河北省邯郸市的东风渠。引黄渠首设计最大引水量12.30亿m3，其中河南引水量为3.30亿m3，河北引水量9亿m3；引黄入冀补淀输水总干渠渠首设计最大引水量10.17亿m3，其中河南设计引水量1.17亿m3，河北设计引水量9亿m3。渠村新、老引黄闸总引水设计流量150 m3/s，引黄入冀补淀输水总干渠渠首设计流量100 m3/s。

金堤河倒虹吸工程为新建穿渠构筑物，要求混凝土采用抗硫酸盐水泥拌制，以满足构筑物抗腐蚀的作用。抗硫酸盐混凝土因水泥内掺石膏粉，混凝土拌制和浇筑成型过程中，内部产生大量气泡无法排除，影响工程施工质量，致使工程施工严重受阻。为此，局技术质量部与项目部联合组织课题小组进行了消除抗硫酸盐混凝土气泡技术研究。

2 存在问题

为保证抗硫酸盐混凝土正常施工，项目部分别采用人工砂、河砂进行了混凝土拌制及脱模试验；采取奈系或聚羧酸减水剂进行混凝土拌制及脱模试难；并掺加消泡剂等试图改变混凝土和易性及工作性能，但经过现场10余次配合比调整并模拟浇筑，气泡仍然大量存在，改进措施收效甚微。通过观察试验过程，发现存在的问题及处理难度主要有4个方面。

2.1 混凝土振捣难度大

混凝土拌制后，砂浆粘度明显大于普通混凝土，混凝土流动度和扩展度偏小；混凝土振捣难度加大：按照常规振捣方法振捣时，混凝土内部气泡能上升至混凝土表面，但气泡不破裂，加长振捣时间后，混凝土内部仍然有气泡返出，难以达到密实要求；采取过振措施，不仅达不到密实要求，而且还造成了过振影响混凝土强度的质量缺陷。

2.2 施工难度大，施工质量不能得到保证

混凝土在振捣过程中，常规混凝土施工中反应的气泡现象在此表现为明显的“浆泡”现象，其“浆泡”由混凝土内部上升到混凝土表面后，因浆泡表面张力大，需人工辅助破裂，不仅增加了施工难度和成本，而且施工质量不能得到保证。

2.3 影响泵送混凝土施工速度

混凝土拌制后极易产生“假凝”形象：在混凝土拌制后静置5～10 min，混凝土塌落度损失约6 cm，严重影响泵送混凝土施工速度。

2.4 影响混凝土外观质量

倒虹吸底板腋角部位浇筑混凝土时，因人工辅助引气困难，经数次工艺改进后，混凝土成型仍存在大量的气泡和水泡，严重影响混凝土外观质量。

3 工艺改进措施及应用

3.1 工艺方法选择

抗硫酸盐混凝土受水泥内掺石膏的影响，混凝土拌制后塌落度损失过大，影响泵送混凝土施工进度，泵送过程中极易堵管，易形成仓面冷缝，造成质量事故。为缓解混凝土拌制后塌落度损失的影响，在混凝土拌制时，调整投料顺序和拌合时间。即先拌制成水泥浆或水泥砂浆(2 min)，使水泥中的石膏粉充分吸水膨化，然后再加入中、小石，再拌制1min，使混凝土中砂浆“假凝”的现象变成经过膨化的“絮凝”现象，从而达到降低砂浆粘度的目的。

3.2 材料及配合比选择

抗硫酸盐混凝土拌制时，因水泥内掺石膏粉的影响，水泥浆形成时石膏粉大量吸水膨化，因此，保证混凝土拌制时一定的水量成为关键，为此，提出了将原配合比中的聚羧酸减水剂调整为普通奈系高效减水剂的改进措施。

3.3 调整配合比中减水剂

本工程金堤河倒虹吸工程使用的砂石骨料为当地生产，人工砂、混凝土中粗骨料石粉含量、含泥量波动幅度较大，且聚羧酸减水剂对其具有较强的敏感度，因此调整配合比中减水剂成为配合比设计中的必然选择。

3.4 混凝土配合比研究

采取的混凝土等级及种类∶C30W6F150泵送；坍落度140～160 mm；含气4.50%～5.50%；骨料最大粒径40 mm。聚羧酸减水剂配合比调整为奈系减水剂配合比，并以此进行混凝土施工试验对比，并优化混凝土施工配合比。配比结果见表1。

表1 混凝土配合比结果表

4 达到效果

通过分析石膏粉水化后扩展度减小，聚羧酸减水剂在拌合物中受细骨料石粉含量及含泥量影响，拌合物拌制后快速塌损的反应机理，提出了调整抗硫酸盐混凝土配比的设想和改变拌合料投料顺序的试验方案，并经过现场工艺模拟试验进行了验证和论证。

4.1 消除了混凝土“假凝”的影响

传统石膏粉类浆材采用植物油类和乳化剂进行消泡时，因混凝土中水泥的反应致使浆材粘度加大，造成混凝土振捣工作量加大，且不易振捣密实。通过对其提前膨化，使之达到“絮化”的目的，减小了该类材料固化成型因膨化反应产生的“假凝”影响，为解决类似问题的施工，提供了可借鉴的经验。

4.2 提出了对石膏类材料提前“絮化”的观点

对石膏类材料进行提前膨化使之达到“絮化”的目的，从而减小其固化成型过程中成模缺陷，未见相关资料报道，为该工程施工处理首创。

4.3 减小了气泡的表面张力，混凝土的性能得到了优化

通过调整抗硫酸盐混凝土配合比和投料顺序后，拌制的混凝土通过振捣，内部气泡能全部排出和破裂，改变了原配比设计拌制混凝土时其内部大量如鸡蛋大小的气泡仍不能破裂的现象，减小了气泡的表面张力，混凝土的性能得到了优化，为类似工程施工提供了新的途径。

4.4 减少混凝土振捣时的流动度，便于混凝土内部气泡排出

进行现场工艺试验中，经过观察箱涵倒角部位混凝土振捣观察，发现该部位混凝土振捣时呈流动状态，不能有效排除混凝土内气泡，提出了在倒角部位浇筑上层第一层混凝土时，混凝土入仓后先静置1-2小时，待混凝土振捣时，混凝土下沉速度呈徐变状态时振捣的方案和时机，保证了倒角部位振捣时，混凝土内部气泡的排出。

4.5 采取模板布辅助混凝土成型，达到吸水、消泡的目的

在箱涵倒角部位混凝土浇筑前，对成型表面的钢模采取外包模板布的措施，混凝土固化时，可达到吸水、消泡的目的，并可达到混凝土固化后的保湿效果。

5 小结

文章从抗硫酸盐混凝土配合比分析入手，结合混凝土原材料在其他工程实践中所反应的工程特性，采取延时搅拌内掺石膏粉水泥砂浆后投骨料的拌合顺序，减少了混凝土成型时的水滞后反应现象，改变了按正常投料顺序拌制混凝土时，振捣过程中砂浆浓度过大，混凝土内排出的浆液不易破裂的局面。同时，通过调整混凝土配合比外加剂，消除了聚羧酸受混凝土骨料所含粉粒及水泥内掺石膏粉的影响，使混凝土拌制完成后的“假凝”现象影响混凝土的可泵性及工作性能得以消除，使抗硫酸盐混凝土的工作性能达到了普通混凝土的标准，从而使抗硫酸盐混凝土成型可采取常规手段消除气泡。该抗硫酸盐混凝土气泡技术简单可行，可作为其他工程借鉴。

（责任编辑：赵 鑫）

TU 755

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1673-8853（2016）10-0095-02

2016-08-08