補(bǔ)償收縮高性能混凝土在大型煤化工給水污水池中的應(yīng)用

田軍，孫志強(qiáng)

（寧夏華盛實(shí)業(yè)集團(tuán)公司，寧夏　銀川　750001）

補(bǔ)償收縮高性能混凝土在大型煤化工給水污水池中的應(yīng)用

田軍，孫志強(qiáng)

（寧夏華盛實(shí)業(yè)集團(tuán)公司，寧夏銀川750001）

本文介紹了補(bǔ)償收縮高性能混凝土在寧夏寧東煤化工水池薄壁結(jié)構(gòu)混凝土中的應(yīng)用。通過選用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)的骨料，礦物質(zhì)摻合料、EPS 高性能減水劑和 UEA 膨脹劑，結(jié)合兩低一高的配合比設(shè)計(jì)原則。追蹤現(xiàn)場(chǎng)澆筑、有效養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)水池混凝土自防水能力。

補(bǔ)償收縮；高性能混凝土；裂縫；限制膨脹率；EPS 高性能減水劑；UEA 膨脹劑

0　前言

寧夏寧東能源化工基地位于自治區(qū)首府銀川市靈武境內(nèi)，基地規(guī)劃建設(shè)范圍分為遠(yuǎn)景規(guī)劃區(qū)和規(guī)劃區(qū)兩部分。建設(shè)分期：一期為 2003 年到 2010 年，二期為 2010 年到 2020年。包括煤、電、煤化工三產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。

煤化工產(chǎn)業(yè)需要消耗大量的水資源，對(duì)水資源供應(yīng)的可靠性需求很高。寧東地區(qū)是未來煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)地區(qū)，水資源的缺乏將嚴(yán)重制約該地區(qū)發(fā)展煤產(chǎn)業(yè)，因此煤化工企業(yè)必須節(jié)約用水。煤化工廢水和污水很多，主要有：① 煤氣化在水槽排出的灰水，非溶解性固體和懸浮物濃度很高，并含有氨氮、硫化物、氯化物等氣化生產(chǎn)的特征污染物；② 變換廢水；③ 酸性氣體脫除廢水；④ 硫回收廢水；⑤氫氣回收廢水；⑥ 其他工藝廢水等。大量的消耗水和污水對(duì)寧東煤化工項(xiàng)目務(wù)必修建很多的蓄水池存水（消耗水、污水等）。

補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用在煤化工水池上應(yīng)用也已是風(fēng)生水起。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部 2009 年 8 月第一版補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程問世。但眼下煤化工水池的施工和使用中存在許多問題：水池墻體保溫保濕養(yǎng)護(hù)可行性低，縱向水池裂縫導(dǎo)致水池滲水，降低了水池的耐久性。

由寧夏寧東科進(jìn)砼業(yè)有限公司試配且生產(chǎn)澆筑的神華寧煤 400 萬(wàn)噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目給水及消防泵站—吸水池、池壁、柱及筏板基礎(chǔ) C35 P6D100 補(bǔ)償收縮混凝土，與過去澆筑的混凝土配合比經(jīng)對(duì)比。混凝土配合比設(shè)計(jì)依據(jù)：（1）滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工進(jìn)度要求的混凝土強(qiáng)度等級(jí)；（2）保證混凝土拌合物具有良好的工作性，滿足使用條件的要求；（3）保證混凝土既有良好的耐久性，滿足抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕等要求，從而使混凝土達(dá)到經(jīng)久耐用的使用目的；（4）在保證上述質(zhì)量和施工方便的前提下，盡量降低水泥用量，降低水膠比，合理使用原材料，從而降低工程成本，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合吳中偉院士在高性能混凝土提出的大幅提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的高性能混凝土，是以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，針對(duì)不同用途的要求，對(duì)下列性能有重點(diǎn)的加以保證：耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

1　原材料

水泥：擬采用品牌 A P?O42.5R 水泥和品牌 B P?O42.5R水泥，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。對(duì)比兩個(gè)品牌的水泥的相關(guān)性能（詳見表 1），綜合比對(duì)確定選用品牌 A P?O42.5R 水泥。

表1　P?O42.5R 水泥相關(guān)性能

粉煤灰：F 類 Ⅰ 級(jí)粉煤灰，細(xì)度為 5.8%，燒失量為3.61%，需水量比 94%，SO3含量為 0.6%。

礦物摻合料：S 9 5 級(jí)礦物摻合料，比表面積為410kg/m2，7d、28d 活性指數(shù)分別為 78%、102%，流動(dòng)度為105%，燒失量為 2.6%。

細(xì)骨料：采用青銅峽關(guān)馬湖中砂∶盛弘石料廠中砂=3∶7復(fù)摻使用，符合使用的細(xì)骨料為 II 區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為 2.6，其他性能指標(biāo)見表 2。

表2　復(fù)摻中砂性能檢測(cè)結(jié)果

粗骨料：5～2 5 m m 連續(xù)顆粒，由廠家提供的大石子∶小石子 12=6∶4 的比例混合使用，大石子料場(chǎng)提供的生產(chǎn)篩孔為 16～26mm，小石子提供的生產(chǎn)用篩孔為8～14mm 篩孔。粗骨料性能指標(biāo)級(jí)篩余分布，見表 3、4。

表3　粗骨料性能檢測(cè)結(jié)果

表4　粗骨料篩余分布

外加劑：EPS 高性能聚羧酸減水劑（液態(tài)），減水劑性能結(jié)果見表 5。

表5　減水劑試驗(yàn)結(jié)果

膨脹劑：選用 UEA 膨脹劑（粉劑），UEA 膨脹劑水泥摻量為 10% ，性能指標(biāo)見表 6。

表6　膨脹劑試驗(yàn)結(jié)果

2　配合比

依據(jù) JGJ 55-2011 《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》和GB 50010-2011《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)配合比如下表7。

表7　混凝土配合比kg/m3

C35 P6D100 混凝土出機(jī)開盤鑒定，攪拌時(shí)間 50s，留置抗壓試塊 3 組，抗?jié)B 3 組抗凍融試件一組。

表8　試件開盤性能鑒定結(jié)果

坍落度控制在 (180±30)mm，實(shí)測(cè)坍落度 210mm，擴(kuò)展度500mm，1h 坍落度經(jīng)時(shí)變化量為 210mm，擴(kuò)展度455mm，符合現(xiàn)場(chǎng)澆筑的要求，工作性好，出機(jī)坍落度為210mm，出機(jī)擴(kuò)展度為 500mm。

除依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 50164-5016《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定外，設(shè)計(jì)的混凝土還應(yīng)符合設(shè)計(jì)所要求的強(qiáng)度等級(jí)、限制膨脹率、抗?jié)B等級(jí)和耐久性等技術(shù)指標(biāo)。試驗(yàn)測(cè)定 C35 P6D100 混凝土的補(bǔ)償收縮混凝土限制膨脹率在水中14d 為 0.16%、空氣中 28d 為 0.004% ，均符合要求。其他各項(xiàng)性能測(cè)試見表 9。

表9　C35 P6D100混凝土 28d 齡期抗?jié)B及耐久性、凍融試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)澆筑神華寧煤 400 萬(wàn)噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目給水及消防泵站—吸水池屬超長(zhǎng)的薄壁結(jié)構(gòu)，分池壁、柱、筏板基礎(chǔ)、后澆帶。按順序澆筑，后澆帶將先期的混凝土表面清理干凈，并充分濕潤(rùn)。澆筑完成后，對(duì)暴露在大氣中的混凝土表面保濕保溫養(yǎng)護(hù) 10d，墻壁結(jié)構(gòu)帶膜養(yǎng)護(hù) 10d，并拆開表面模板加固螺絲，從上至下滴水養(yǎng)護(hù)。等養(yǎng)護(hù)期過后，模板拆除完畢后，表面光滑，顏色統(tǒng)一，未發(fā)現(xiàn)太多裂縫，同比寧東煤化工國(guó)電英力特，烯烴公司，二甲醚公司和烯烴二套公司澆筑的普通混凝土沒有太多質(zhì)量缺陷。

3　結(jié)論

（1）補(bǔ)償收縮高性能混凝土是指膨脹劑配置的自應(yīng)力為0.2～1.0MPa 的混凝土。其中摻加的膨脹劑與水泥、水拌合經(jīng)水的反應(yīng)生成鈣礬石、氫氧化鈣或鈣礬石和氫氧化鈣，便于混凝土生成體積膨脹源，反應(yīng)的化學(xué)式：6CaO+ Al2O3+3SO3+ 32H2O→3CaO?Al2O3?3CaSO4?32H2O（鈣礬石）。由于形成鈣礬石的過程需要大量的水，故 14d 的保溫保濕必不可少。

（2）改善混凝土的和易性，選用級(jí)配較好的原材料對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土的抗?jié)B性效果顯著，取得較好的防水效果。

（3）高性能減水劑的摻加，既能降低混凝土單位用水量，對(duì)混凝土的自收縮和補(bǔ)償收縮同比用普通減水劑效果顯著。

（4）水泥用量的降低、水膠比的降低和高摻量礦物摻合料兩低一高的原則在降低混凝土溫度應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)混凝土的自防水能力。

[1] JGJ/T 178178-2009．補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[2] 陳思，楊鈺偉，楊立柱．補(bǔ)償收縮混凝土在天津榮翠園地下室工程中的應(yīng)用[J]．商品混凝土，2014(12)：63-65.

[3] 中國(guó)混凝土科學(xué)一代宗師——吳中偉院士紀(jì)念文集[C]．中國(guó)會(huì)議，2004．

[4] GB 50164-2011．混凝土質(zhì)量控制標(biāo)[S]．

［通訊地址］寧夏銀川市北京中路信通大廈六樓（750001）

田軍（1986—），男，工程師，主要從事混凝土工作。