某水利水電工程C30大流態(tài)泵送混凝土性能研究

石 碩

（阜蒙縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 阜新 123100）

0 引言

混凝土垂直向下泵送時，對混凝土流動性、粘聚性、保水性要求極高，當(dāng)混凝土出現(xiàn)流動性小、包裹性差、泌漿泌水等問題時，極易造成堵管，影響施工效率，造成不必要的人力、財力浪費(fèi)。C30大流態(tài)泵送混凝土具有高流動性，自密實(shí)性能強(qiáng)，邊角位置稍輔助振搗即可填充流平，且采用具有滾珠效應(yīng)的礦物摻合料，降低混凝土粘度，降低混凝土泵送阻力，減少混凝土泵送過程中對于泵送設(shè)備以及泵送管道的磨損。為避免項(xiàng)目底板施工過程中出現(xiàn)由于混凝土和易性導(dǎo)致的堵管問題，針對C30大流態(tài)泵送混凝土基本性能進(jìn)行研究，通過測試擴(kuò)展度、倒筒時間、抗壓強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)，建立評價體系，指導(dǎo)生產(chǎn)施工。

1 工程概況

某水利水電工程項(xiàng)目底板采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，強(qiáng)度等級C30，施工總方量約9 000 m3，底板鋼筋綁扎密集且復(fù)雜，采用地泵垂直向下方式施工，水平管線約250 m，垂直管線約120 m，水平管線長，泵送阻力大，要求泵送混凝土具有大流態(tài)、不離析、不分散的性能，可順利通過鋼筋，不堆積，石頭不裸露，拆模后無蜂窩麻面、無漏筋等問題。

2 試驗(yàn)原材料

C30大流態(tài)混凝土對于原材料要求較高，因此優(yōu)化選取試驗(yàn)原材料，試驗(yàn)水泥為P·O42.5級水泥，測試標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量27.4%，3 d抗壓強(qiáng)度27.9 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度52.6 MPa；試驗(yàn)粉煤灰為I級粉煤灰，細(xì)度6.6%，燒失量2.4%，需水量比92%；試驗(yàn)微珠，細(xì)度4.2%，燒失量1.9%，需水量比90%；試驗(yàn)礦粉為S95級礦粉，比表面積實(shí)測值402 m2/kg，28 d活性指數(shù)達(dá)99%；試驗(yàn)中粗河砂，細(xì)度模數(shù)2.6，碎石5～20 mm連續(xù)級配；外加劑為聚羧酸高效外加劑，固含量14.5%，減水率20%；水為自來水。

3 C30大流態(tài)泵送混凝土配合比

C30大流態(tài)泵送混凝土配合比設(shè)計依據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計要求、配合比設(shè)計規(guī)范，確保混凝土具有良好的和易性，混凝土流動性好、包裹性好、無泌漿泌水。粉料用量范圍為單方360～400 kg，礦物摻合料取代范圍0%～30%，通過調(diào)整聚羧酸減水劑母液及小料用量，達(dá)到調(diào)整混凝土和易性的目的，具體配合比如表1所示。

表1 混凝土配合比設(shè)計/kg/m3

4 C30大流態(tài)泵送混凝土基本性能

4.1 C30大流態(tài)泵送混凝土工作性能

研究礦物摻合料中不同取代率對于混凝土流動度的影響，具體測試結(jié)果見表2。

表2 混凝土流動度測試結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著粉煤灰及微珠摻量的增加，混凝土流動性越來越好，粉煤灰摻量由0%～30%，混凝土擴(kuò)展度由620～700 mm；微珠摻量由0%～20%，混凝土擴(kuò)展度由650～705mm；微珠摻量20%時，混凝土擴(kuò)展度與粉煤灰摻量30%時保持一致，由于微珠屬超細(xì)粉料，微珠滾珠效應(yīng)更優(yōu)，更能起到良好的填充效應(yīng)。混凝土粘度整體呈現(xiàn)下降趨勢，從倒筒時間看，粉煤灰摻量達(dá)到30%時，倒筒時間降幅達(dá)36.9%；微珠摻量達(dá)到20%時，倒筒時間降幅達(dá)43.5%；也從側(cè)面反映出微珠降粘效果優(yōu)于粉煤灰。應(yīng)用于C30大流態(tài)混凝土中，降粘效果顯著，可以有效緩解泵送阻力。

4.2 C30大流態(tài)泵送混凝土力學(xué)性能

研究礦物摻合料中不同取代率對于混凝土不同齡期抗壓強(qiáng)度的影響，具體測試結(jié)果見圖1。

圖1 混凝土不同齡期抗壓強(qiáng)度測試結(jié)果

由混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)知，混凝土28 d之前齡期抗壓強(qiáng)度均隨著粉煤灰或微珠摻量的增加呈現(xiàn)降低的趨勢，但長齡期抗壓強(qiáng)度增長趨勢發(fā)生改變，60 d強(qiáng)度增長率范圍為10.29%～12.90%，90 d強(qiáng)度增長率范圍為1.41%～17.82%，摻入微珠混凝土90 d抗壓強(qiáng)度增長率甚至超過28 d的4.92%，從長齡期抗壓強(qiáng)度看，粉煤灰及微珠仍然具有較高的水化程度，強(qiáng)度貢獻(xiàn)率較高，由于粉煤灰水化時間為后期，后期強(qiáng)度主要由粉煤灰提供[6-9]。

4.3 C30大流態(tài)泵送混凝土熱學(xué)性能

通過項(xiàng)目進(jìn)行縮尺模擬實(shí)驗(yàn)，對澆筑實(shí)體模擬水化溫升。具體溫度監(jiān)測點(diǎn)及中心點(diǎn)與表層的溫升情況如圖2所示。

圖2 溫度監(jiān)測點(diǎn)分布及測點(diǎn)中心點(diǎn)與表層的溫升曲線

如圖所示W(wǎng)7-1為中心測試點(diǎn)，最高溫升實(shí)測值為70.6℃，W7-2測點(diǎn)距離表層為500 mm，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，測試期間，里表溫差始終處于25℃以內(nèi)。經(jīng)檢測，混凝土初始擴(kuò)展度為700 mm，倒筒時間為2.9 s，28 d抗壓強(qiáng)度36.9 MPa，60 d抗壓強(qiáng)度41.4 MPa，90 d抗壓強(qiáng)度44.5 MPa。模擬結(jié)果表明，對于該項(xiàng)目C30大流態(tài)泵送混凝土從原材料選取、配合比設(shè)計及溫控措施避免出現(xiàn)溫度裂縫。

5 結(jié)論

（1）由于一級粉煤灰及微珠具有的滾珠效應(yīng)，可顯著改善混凝土工作性，提升混凝土流動度，降低混凝土整體粘度，減少混凝土泵送過程中的阻力，盡量減小泵送設(shè)備的磨損。

（2）混凝土長期抗壓強(qiáng)度增長較好，增長幅度約0～18%，60 d強(qiáng)度增長率范圍為 10.29%～12.90%，90d強(qiáng)度增長率范圍為1.41%～17.82%，優(yōu)質(zhì)粉煤灰對于混凝土長齡期抗壓強(qiáng)度貢獻(xiàn)是有利的。