某水利枢纽工程中大流态自密实混凝土应用实践研究

2021-11-08杨淑芬

陕西水利 2021年10期

杨淑芬

（东莞市横岗水库管理处，广东东莞 523000）

0 引言

大流态自密实混凝土由于自身优异的性能，已经广泛应用于泵送高度高、泵送长度长，等高层、超高层建筑当中，后期耐久性强。但在水利工程项目应用过程中，大流态自密实混凝土其高胶凝材料用量、低水灰比以及大矿物掺合料等特点，完全满足结构特殊性以及应用环境严格性的要求[1-4]。

大流态自密实混凝土在施工过程中要求混凝土兼具良好的流动性、适中的粘聚性以及优异的保水性，针对密集钢筋以及多腔异形等特殊结构，混凝土通过率良好，石头堆积、跑浆等问题有效避免发生。重新设计混凝土配合比，对混凝土原材料比例进行优化，探索最佳矿物掺合料取代率，针对工程施工过程中存在的流动性能差以及中后期抗压强度较低等问题，对混凝土扩展度、倒筒时间以及抗压强度等关键指标进行测试，并确定体系最佳矿物掺合料取代率。

1 工程概况

某水利枢纽工程主要结构为导流堤、挡潮泄洪闸以及左右岸连接坝等，结构中挡潮泄洪闸的总净宽度为660 m，共设置30 孔，闸孔净宽度为22 m。按工程尺寸算，该工程混凝土属于大体积混凝土，应考虑大体积混凝土水化放热等温升问题，要求混凝土具有良好的和易性以及耐久性能。但项目施工过程中，混凝土间隙通过率以及流动性能差，出现砂浆跑浆、石头裸露等问题，拆模后表观强度较低，蜂窝麻面情况严重，严重影响结构的使用功能。

2 试验原材料

试验水泥为P·O42.5 级水泥，测试标准稠度需水量28.2%，3d 抗压强度27.9 MPa，28d 抗压强度51.9MPa；试验微珠，测试细度4.7%，烧失量1.4%，需水量比90%；试验矿粉比表面积428m2/kg，7d 活性指数86%，28d 活性指数103%；试验硅灰需水量比116%，7d 活性指数达112%；试验中粗河砂，细度模数2.6～2.8，含泥量1.7%，碎石5 mm～16 mm 连续级配，含泥量0.2%；外加剂为聚羧酸高效外加剂，固含量20.0%，减水率23%；水为自来水。

3 大流态自密实混凝土配合比设计

大流态自密实混凝土具有低水胶比、大掺量矿物掺合料等特征，须确保体系流动度好、粘聚性适中、保水性优异，且低水化热，高抗压强度。通过重新设计混凝土配合比，优化原材料种类，确定矿物掺合料最佳取代率。粉料总用量为580kg/m3，微珠取代范围0～40%，硅灰取代率3.4%，矿粉取代范围0～50%，通过调整聚羧酸减水剂不同组分的搭配比例，达到调整混凝土和易性的目的，具体配合比见表1。

表1 混凝土配合比单位：kg/m3

4 实验结果分析

4.1 大流态自密实混凝土和易性影响因素研究

针对项目出现的流动性差以及中后期强度偏低等质量问题，研究矿物掺合料中微珠、硅灰、矿渣取代率等因素的综合影响，测试混凝土流动度、倒筒时间以及不同龄期的混凝土抗压强度，具体测试结果见表2。

表2 混凝土性能测试

图1 不同因素对大流态自密实混凝土流动度的影响

由测试结果知，矿粉对于混凝土流动性能无任何贡献，也无法改善混凝土粘度；硅灰对于混凝土流动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，降低体系粘度；微珠对于流动性及粘度改善具有正向作用，随着微珠掺量的不断提升，混凝土扩展度呈现先增加后基本保持不变的趋势，表明微珠的滚珠效应达到极限；当微珠掺量为30%时，当硅灰掺量为3.4%时，混凝土整体粘度达到最佳，倒筒时间达到最低值，倒筒时间为3.2 s，混凝土松软，性能良好。

4.2 大流态自密实混凝土抗压强度影响因素研究

研究微珠、矿粉等矿物掺合料不同取代率对于混凝土不同龄期抗压强度的影响，具体测试结果见表3。

表3 混凝土抗压强度

由图2 可知，矿物掺合料对于体系中后期抗压强度的贡献很大，其中矿粉、微珠作用尤为明显，硅灰作为活性高的矿物掺合料，早期强度贡献率高；由于硅灰、微珠、矿粉的水化速率不同，因此体系可以匀速进行水化反应。随着矿渣掺量增加，混凝土中期强度呈现先增加后基本不变的趋势；当矿粉掺量为30%、微珠掺量为30%时，中后龄期强度增长幅度基本保持最佳。28 d 抗压强度为43.9 MPa，60d 抗压强度为57.6 MPa，90d抗压强度为76.8 MPa，28d 强度增长率为43.0%，60 d 强度增长率为31.2%，90 d 强度增长率为33.3%。