高流态混凝土的性能试验研究

　　1 概述。

　　通榆河北延送水工程是省委省政府为加快苏北发展，促进沿海大开发的一项重大战略性水源工程。工程自盐城市滨海县通榆河大套三站引水，利用已建通榆河及连云港疏港航道，增做部分工程，送水至连云港市赣榆县，工程总投资 14. 53 亿元。其中灌河北泵站是整个北延送水工程中的核心工程，位于灌南县长茂镇境内，为2 级水工建筑物，进出水流通道为4 根直径为3. 5 m 的钢筋混凝土预制平直管，长度为120 m,平直管中心距为9 m,平直管中心高程为 -16. 8 m.平直管底部钢筋密集，浇筑常规混凝土不易振捣，工作面窄，施工难度大，不能很好的保证平直管底部的混凝土的浇筑质量。高流态混凝土的显着特点是不用或基本不用振捣而具有自流密实性，它是将混凝土配合比进行优化设计，通过添加泵送剂、增稠剂、引气剂及骨料的配比等来改变混凝土的性能，使混凝土具有低屈服值、足够粘聚性，达到和易性好、不泌水、不离析，并充分填充断面狭窄、配筋密集、异形犄角的部位。

　　本文通过对高流态混凝土的试验研究，确定既经济又满足要求的最优高流态混凝土配合比。

　　2 试验研究。

　　2. 1 水泥。

　　根据有关合同文件及业主要求，本工程确定采用响水灌河牌525 号中热硅酸盐水泥，水泥的各项性能检验见表 1,化学成分检验结果见表 2.

　　2. 5 高流态混凝土配合比设计参数选择试验。

　　1） 高流态混凝土设计指标。

　　按照《水工混凝土施工规范》规定及施工合同文件要求，高流态混凝土配合比设计指标如下：

　　a. 高流态混凝土标号为 R90300D250S10,坍落度为 25 cm ~27 cm.

　　b. 强度保证率 P = 90% ,保证率系数为 1. 28,离差系数为0. 15.

　　2） 骨料级配选择试验。

　　采用人工碎石最大粒径为 31. 5 mm,二级配。为保证混凝土有较高的流动性、和易性，防止混凝土拌合物坍落度损失大、离析、泌水、填充性差等现象，减少粗骨料中粒径碎石的比例，经试验确定粗骨料按小粒径碎石与中粒径碎石的比为 65∶ 35 选用较适宜。为了减少骨料分离，经过试验确定砂率从 44. 3% 提高到 46%.

　　3） 外加剂掺量选择试验。

　　为满足混凝土拌和物的流动性、和易性及泌水性，对泵送剂适宜掺量进行了选择试验，其试验结果见表 7.

　　能够带动较大粒径碎石，使混凝土扩散度能达到设计要求。

　　4） 混凝土拌合物坍落度试验。

　　为满足施工要求，必须保证混凝土拌合物的坍落度损失小，为此进行了坍落度损失试验，结果见表 9.

　　由表 7 试验结果可以看出，JM-Ⅱ泵送剂掺量为 0. 6%,0. 7% ,0. 75% 时混凝土拌合物的和易性均能满足要求，但 JM-Ⅱ泵送剂掺量 0. 75%时后期强度高于 0. 6%,0. 7% 掺量，经分析比较，选用 0. 75%掺量效果最好。

　　为进一步保证混凝土拌合物和易性、粘聚性，防止混凝土离析现象的发生，再次掺用了增稠剂。掺入增稠剂后，为检验不同掺量下的混凝土和易性，对 JM-Ⅱ泵送剂和增稠剂不同掺量的混凝土粘聚性、和易性进行了试验，结果见表 8.

　　由表8 结果说明增稠剂与 JM-Ⅱ泵送剂和 DH9引气剂三者共同掺用无不良反应，增稠剂的掺用使混凝土的和易性、粘聚性进一步得到提高。试验结果还说明当掺入0. 75%减水剂和1. 2%增稠剂及0.007%引气剂时混凝土和易性好、粘聚性好，无析水现象。

　　从表 9 结果可看出在 0. 75%掺量下，混凝土拌合物的坍落度和扩散度损失都很小，完全可以满足施工的需要。

　　2. 6 高流态混凝土自流密实度试验。

　　为验证混凝土的性能是否满足现场施工要求，进行了自流密实度试验。试验采用尺寸为长 × 宽 × 高 =10 cm ×10 cm ×10 cm;长 ×宽 ×高 =15 cm ×15 cm ×15 cm; 长 ×宽 ×高 =75 cm ×60 cm ×15 cm 三组模具，并分别放置钢筋、平直管、异形钢架在模具内，在模具上方连接一个高于模具高度的灌注口，模具混凝土的试件成型过程模拟了施工现场的特点，即混凝土充填到模具过程，首先靠自重作用向下流淌、扩散，混凝土的排水方式为自由泌水，当模具充填饱满后，自由泌水转变为自身重力有压排水，使混凝土中多余的水分进一步地排出，逐步减小拌合物的流动性，并且通过通气孔观察混凝土的流动状况。揭开模具观察，发现高流态混凝土通过自流，完全充满了模具，密实度很好，无骨料分离、离析等现象。

　　2. 7 高流态混凝土配合比试验结果。

　　高流态混凝土对 0. 75% 掺量的配合比采用 150 L 的自落式搅拌机进行拌和，翻拌均匀成型，检验高流态混凝土的设计力学强度指标、耐久性和变形性能、抗冻和抗渗等设计指标，进行了成型、养护和试验，其试验结果见表 10 ~ 表 12.

　　从表 10 ~ 表 12 试验结果分析，小粒径碎石与中粒径碎石的比为 65∶ 35,JM-Ⅱ泵送剂掺量采用 0. 75%,1. 2%的增稠剂时混凝土拌和物的流动性、和易性、充填性较好，能有效减少并防止高流态混凝土离析、骨料分离的发生，同时抗压强度、抗冻性、抗渗性均达到设计要求。

　　2. 8 高流态混凝土配合比选用。

　　根据以上试验结果，高流态混凝土配合比的主要参数，如水胶比、坍落度、扩散度、粉煤灰掺量、外加剂的掺量及小石与中石的比例等指标，经技术、经济分析比较，表 13 能够满足高流态混凝土的各项性能指标。

　　3 结语。

　　1） 高流态混凝土浇筑工艺很好的解决了施工面窄，钢筋密集，不易振捣部位的工程施工。

　　2） 高流态混凝土通过对配合比的优化，解决了混凝土在浇筑过程中骨料分离、离析等现象，工程质量得到很好的控制。

　　3） 高流态混凝土替代常态混凝土浇筑，施工工艺简单，减少人工投入，浇筑速度快，有利于缩短工期。

　　参考文献：

　　[1] 尢启俊。 外加剂在高性能混凝土中的应用[J]. 新型建筑材料，1999（ 6） :34-36.

　　[2] 伏文勇。 三峡工程二阶段混凝土外加剂技术性能及应用[J]. 港工技术，2000（ 4） :21-25.

　　[3] 陈建奎。 混凝土外加剂的原理与应用[M]. 北京： 中国计划出版社，1997.

　　[4] 杨成球。 混凝土掺超量外加剂的试验研究[J]. 水电站设计，1998（ 3） : 89-91.