某地下工程自防水泵送混凝土應用研究

趙興杰，張忠陵，孫厚坤

（濟南軍區第七空防工程處，江蘇 徐州 221000）

某地下工程自防水泵送混凝土應用研究

趙興杰，張忠陵，孫厚坤

（濟南軍區第七空防工程處，江蘇 徐州 221000）

針對地下工程泵送混凝土施工時易產生裂縫、滲水現象，采用粉煤灰、膨脹劑、緩凝高效減水劑“三摻”技術，優化配合比設計，配制自密實混凝土，可以有效控制裂縫，達到自防水效果。試驗研究和工程實踐表明復合外摻劑有效地提高了混凝土流動性，增加了混凝土的密實度，提高了混凝土的抗滲性能，可以滿足地下工程結構自防水的設計要求。

地下工程；混凝土；自防水；泵送

地下混凝土結構在澆筑硬化過程中，由于溫差收縮和干燥收縮而產生溫度裂縫和干縮裂縫，是混凝土早期開裂的主要因素。混凝土開裂引起滲漏，嚴重影響了使用和美觀，更加危險的是裂縫在長期荷載及地下水壓、土壓作用下會加深加大，引起結構內部鋼筋的銹蝕，從而縮短建筑物的使用壽命。裂縫的產生嚴重影響地下結構的防水功能，對結構的抗滲性、整體性、耐久性和承載能力十分不利。抗裂是防滲的前提，通過摻入粉煤灰、膨脹劑和緩凝高效減水劑并合理選擇混凝土配合比來提高混凝土自身的抗滲能力，配制滿足設計要求的自密實自防水混凝土以達到防水效果，具有施工簡便，抗滲性和耐久性優良，造價低和工程進度快的優點。可以預見，自防水混凝土因為具有防水和承重雙重功能，作為一種特殊的剛性自防水材料必將有巨大的發展空間。

1 自防水泵送混凝土技術方案與配合比設計

1.1 技術方案

根據自密實混凝土應用技術規程的要求，［1］并參考地下工程防水技術［2］和混凝土泵送施工技術［3］的要求精心選材。采用摻入膨脹劑、粉煤灰、緩凝高效減水劑的“三摻”技術方法，并考慮骨料粒徑及砂率等因素的影響，解決新拌混凝土高流動性和抗離析性之間的矛盾，并通過降低水化熱和膨脹補償收縮的方式有效提高硬化水泥的體積穩定性，同時滿足和易性、強度與耐久性要求。

1.2 配合比設計

1.2.1 原材料選用

（1）水泥：42.5RP·O水泥，28 d抗壓強度48 MPa。

（2）粉煤灰：Ⅰ級粉煤灰，細度（45μm篩篩余量）2%，需水量比89%，密度2.5 g/cm3。

（3）砂子：中砂，級配合格，密度2.61 g/cm3，堆積密度1 480 kg/cm3，含泥量1.3%。

（4）石子：花崗巖碎石，粒徑5～20 mm，密度2.78 g/cm3，堆積密度1 650 kg/cm3，含泥量0.3%。

（5）膨脹劑：硫鋁酸鹽型膨脹劑（UEA）。

（6）外加劑：FDN－5緩凝高效減水劑。

1.2.2 混凝土配合比

試驗設計自密實混凝土的強度等級為 C60。參考普通混凝土配合比設計和混凝土泵送施工技術要求，［4］綜合考慮水灰比、水泥用量、砂率、外加劑用量等因素，經過試拌調整，確定了5個混凝土配合比，每個配比分別成型6組（18個）標準抗壓強度試件，在標準條件下養護28 d進行強度測定。具體配合比與抗壓強度結果見表1。

表1 混凝土配合比與試驗結果

根據表1的結果，施工混凝土均方差按5 MPa考慮，3號、4號及5號配比均能滿足C60強度等級要求。綜合考慮強度、水泥用量等因素，3號配比為最優配合比。

2 自防水混凝土試驗與分析

參照混凝土外加劑應用技術規范和自密實混凝土應用技術規程，［5］對混凝土的自密實自防水性能進行試驗驗證。

2.1 混凝土自密實性試驗

2.1.1 混凝土流動性試驗

用坍落度、倒坍落度和坍落擴展度試驗檢測混凝土的流動性，并進行坍落度損失試驗，測定30 min、60 min混凝土坍落度保留值，試驗結果見表2。

表2 混凝土流動性、抗離析性試驗結果

從表2可以看出，5種配比的坍落度、倒坍落度都滿足設計要求，坍落度經時損失小，1 h坍落度損失值僅為5～10 mm，完全滿足泵送混凝土施工規定的最不利條件下1 h坍落度損失值35～50 mm的要求。

2.1.2 混凝土抗離析性試驗

用T50時間檢測混凝土的抗離析性，試驗結果見表2。

從T50試驗和肉眼觀測，所配混凝土具有良好的勻質性、抗離析性，坍落的漿體中部沒有石子堆積現象，四周沒有分層離析和泌水流漿現象，密實性很好。

2.2 混凝土自防水性能試驗

2.2.1 混凝土抗裂性能試驗

根據GB50119－2003規范中摻膨脹劑混凝土性能的要求，參照其附錄 B進行了混凝土限制膨脹率和限制干縮率性能試驗，結果見表3。

表3 混凝土抗裂性能試驗

從表 3可以看出，四個配比混凝土的限制膨脹率均大于1.5×10－4，限制干縮率均小于3.0×10－4，表明這些混凝土的膨脹量很大，而收縮量很小，起到了補償混凝土收縮的作用，增加了混凝土的密實度，能防止裂縫的出現，達到自防水效果。

2.2.2 混凝土抗滲性能試驗

抗滲性能試驗根據 GBJ82－85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》進行，每個配比用6個圓臺形試件（尺寸為175×150 mm），從0.8 MPa開始加水壓，每隔8 h水壓增加0.1 MPa，直至水壓力達到4.5 MPa，仍沒有出現滲水現象，停止試驗，取出試件，劈開試件觀測滲水高度。另外根據ASTM C1202進行了抗氯離子滲透試驗，結果見表4。［6］

表4 混凝土抗滲性能檢驗結果

從表4可以看出，靜水壓力試驗達到4.5 MPa時試件全部不透水，試件劈開后觀測其滲水高度僅為10 mm左右。氯離子滲透性能試驗，6 h通過電量均小于600 C，根據ASTM C1202判斷，屬于氯離子滲透能力很低，說明上述混凝土抗滲性極高，能有效防滲漏，具有自防水功能。

2.3 混凝土自防水性能機理分析

粉煤灰中含有大量玻璃微珠，使水泥砂漿粘度和顆粒之間的摩擦力降低，水泥顆粒均勻分散，起到減水的作用，降低水泥用量和水膠比，減少水化熱，防止溫度裂縫產生，達到混凝土結構自防水的目的。混凝土中摻入一定量的膨脹劑，在鋼筋和邊界條件的約束下，可產生0.2～0.7 MPa自應力值，大致抵消由于混凝土干縮和徐變產生的拉應力，起到補償收縮、防滲抗裂的作用。緩凝高效減水劑可使水泥漿體絮凝性結構變成均勻的分散結構，包裹的游離水被釋放出來，有效地增加了拌和物的流動性，可大幅減少拌和用水量，減少混凝土的離析和泌水，提高混凝土的密實性，改善混凝土的孔隙結構，從而使混凝土的抗滲性有較大提高。

3 工程應用

某地下工程，所處山體巖石結構以頁巖、砂巖、片巖為主，且有軟弱夾層，地下水很豐富。根據防護等級要求，設計混凝土抗壓等級為C60。為防止地下水滲漏洞體結構，取消后澆帶，采用超長無縫設計。由于洞室斷面狹小，且洞體較長，必須采用超長距離泵送免振搗自密實混凝土施工方式。采用本文中所配制的3號配合比，通過現場試驗室試拌調整和攪拌站試泵，混凝土拌合物和易性、可泵性良好。攪拌機出口坍落度260 mm，入泵坍落度250 mm，泵送距離400 m左右，泵口混凝土坍落度220 mm，澆筑了長度分別為36 m、28 m的洞室，拆模后灑水養護7～14 d，觀測洞內側墻和拱頂均未發現裂縫和滲水現象，表明本文研究確定的混凝土配合比完全能夠達到自密實、自防水的效果。現場預留混凝土試件12組，28d抗壓強度為70MPa，滿足設計強度要求。

1《自密實混凝土應用技術規程》（CECS 203：2006）

2《地下工程防水技術規范》（GB 50108－2001）

3《混凝土泵送施工技術規程》（JGJ/T 10－95）

4《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55－2000）

5《混凝土外加劑應用技術規范》（GB 50119－2003）

6《Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloridelon Penetration》（ASTM C 1202－05）

The Research of Self－water Proofing and Deliver by Pum ping Concrete of a Undergrround Project

Zhao Xingjie, Zhang Zhongling, Sun Houkun

Directed against the problem of crack and water penetrating in the construction of underground project using pump sending concrete, according to m ix fly ash, expansive admixture and retarded high efficient water reducing admixture, optimize m ix proportion design, prepare self－compacting concrete in order to control the crack and meet the require of self－water proofing. Through the laboratory test and engineering practice, it prove that compound besides m ix agent effectively improve the fluidity and compactness of the concrete, therefore improve the anti－penetrability of concrete, satisfied the design requirement of self－compacting and self－water proofing concrete.

underground project; concrete; self－water proofing; deliver by pumping

TU528

A

1000－8136（2010）33－0006－02