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混凝土工程研究管理论文
混凝土工程研究管理论文 1前言 1.1工程简况 三峡工程泄洪深孔共有23个，布置在各坝段中部，进水门底高程90m，孔 口尺寸7m×9m，设计水头85m，出口流速35m/s。根据水库调度要求，当汛期入 库流量大于发电流量(约20000m3/s)，即须运用深孔泄洪，因而启用频繁，，每个 坝段沿水流方向分为三块，最狭长仓位为下块，仓面面积为2m×3m×41m，K宽 比达13.7，高标号抗冲磨混凝土分布在孔门周边1m范围，结构体形复杂，加之由 于施工周期长而无法避免在夏季高温时期浇筑，温控防裂问题十分突出。1.2施工要求 按照即将颁布的抗冲磨混凝土规范要求，当流速V=25～35m/s，含砂率 ≤2kg/m3时，混凝土标号≥C40，保证率P=95%，考虑到三峡工程的重要性，设计 提出部分抗冲磨混凝土标号提高到R28450#。具体要求为：
1)深孔过流面抗冲磨混凝土采用525#中热水泥，掺优质减水剂(减水率达 到30%左右)拌制，视部位运用要求可分别按10%、20%控制掺入Ⅰ级优质粉煤灰。
并要求具有抗冲磨性，抗冻D250，抗渗S10，最大水胶比0.35；
2)深孔孔底及孔侧下部沿高度2m范围内，采用1m厚的R28450#混凝土；
3)深孔孔侧下部沿高度2m范围以上及有压段孔顶，采用1m厚的R28400# 混凝土；
4)夏季浇筑泄洪深孔抗冲磨混凝土应满足的温控条件：
混凝土最高温升：5月、9月，37℃；
6月～8月，39℃～40℃ 混凝土出机口温度：拌和楼全部按7℃控制(三级配按7℃考核，二级配按 9℃考核) 混凝土浇筑温度：三级配，14℃～16℃二级配，16℃～18℃ 1.3X404的引出最初确定的抗冲磨混凝土配合比水泥用量为323kg/m3，混凝土内部最高温 升可达53℃～55℃，显然对温控防裂极为不利。因而，抗冲磨混凝土的目标是在 适应施工方案，满足混凝土设计技术指标的前提下，优化配合比设计，采用高效 减水剂，尽可能降低用水量，从而使深孔抗冲磨混凝土达到高性能大坝混凝土的 要求，具有较高的抗裂性、抗冲磨性和良好的工作性。经过有关研究机构的反复 论证，考虑三峡工程的重要性和目前混凝土运输采用供料线、塔带机直接入仓的 方式和拌和楼配置等特点，在前期大量研究成果的基础上，确定在深孔抗冲磨混 凝土试验中优先选用X404高效减水剂。
X404是一种新型的第三代高效缓凝减水剂，具有高减水率、低坍落度损 失、低泌水的特点，其减水率可达到30%以上。它与传统的萘系或蜜胺系减水剂 不同，是完全不含甲醛的磺酸根的丙烯酸共聚高分子外加剂。它不含氯离子，不 会造成钢筋的腐蚀。X404在国内大体积混凝土中未有应用先例，其性能如何还 需在工程试验中得到证实。
2室内试验 2.1试验材料 (1)水泥：葛洲坝水泥厂生产的中热525#水泥。
(2)粉煤灰：选用安徽平圩优质一级粉煤灰和江苏南通合格一级粉煤灰进 行对比试验 (3)骨料：采用下岸溪人工砂，采用古树岭人工碎石 (4)外加剂：减水剂采用X404，引气剂采只DH9。
2.2混凝土性能试验 混凝土性能试验参数及成果见表1和表2。
(1)强度 混凝土设计标号为R28450#，保证率95%，CV值取0.10，计算出R28450# 的配制强度为53.8MPa从表2可知，在水胶比为0.30，粉煤灰掺量不大于20%的配 合比强度满足要求。(2)抗冲磨强度 抗冲磨试验在自制的旋转式水砂冲磨机上完成，用含砂率2%的水流，流 速为27m/s，每冲磨30min后换水换砂为一循环，连续冲磨12个循环(6h)后测得。
表1混凝土性能试验参数表 -------------------------------------------------------------------------------- 试验编号水胶比用水量(kg/m3)F品种F(%)S(%)减水剂引气剂掺量(/万)坍 落度(cm)含气量 品种掺量 -------------------------------------------------------------------------------- 1-10.30123/034X4041%25.24.1 1-20.30113优质1034X4041%2.57.24.9 1-30.30107优质2034X4041%35.54.7 1-40.30125合格1034X4041%44.64.8 1-50.30118合格2034X4041%46.54.6 1-60.32123/034.5X4041%26.55.3 1-70.32112优质1034.5X4041%2.55.44.6 1-80.32110优质2034.5X4041%35.84.8 1-90.32123合格1034.5X4041%36.95.1 1-100.32118合格2034.5X4041%44.64.5 -------------------------------------------------------------------------------- 表2混凝土性能试验成果表 -------------------------------------------------------------------------------- 抗压强度(MPa)劈拉强度(MPa)28d抗冲磨强度试验编号 -------------------------------------------------------------------------------- 28d抗冻28d抗渗 7d28d7d28d(h/kg/m2) -------------------------------------------------------------------------------- 1-147.259.52.743.771.51D250S11 1-242.760.82.363.091.48D250S11 1-340.456.32.502.911.19D250S11 1-446.558.22.613.601.38D250S11 1-543.357.42.263.351.22D250S11 1-639.948.82.452.891.38D250S11 1-737.351.62.253.091.32D250S11 1-834.243.42.002.581.24D250S11 1-935.549.62.103.081.27D250S11 1-1037.250.82.372.961.16D250S11 -------------------------------------------------------------------------------- 不同水胶比不同粉煤灰掺量的混凝土抗冲磨强度对比见图1。
从图1可知：混凝土抗冲磨强度与粉煤灰掺量关系较明显，粉煤灰掺量增 大，混凝土抗冲磨强度降低。粉煤灰掺量由0%增加到10%，抗冲磨强度降低约 2%～8%；
粉煤灰掺量由0%增加到20%，抗冲磨强度降低约10%～22%。
因而，从抗冲磨性能考虑，粉煤灰掺量不宜大于10%。
图1不同水胶比的混凝土抗冲磨强度～F关系曲线 (3)抗冻、抗渗性能 从表2中，各种混凝土的28d抗冻均大于D250，28d抗渗均大于S11，因而，它具有良好的抗冻和抗渗性能。
(4)干缩变形 干缩变形试验与同水胶比的掺用ZB-1A拌制的混凝土进行对比试验。各配 合比的干缩变形试验成果见图2。
从干缩试验结果可看出，掺用X404拌制的混凝土(以下简称X404混凝土) 的干缩变形均小于掺用ZB-1A拌制的混凝土，这是由于X404的减水率较高，掺用 其拌制的混凝土，每m3混凝土可减少胶凝材料用量30kg，使混凝土干缩减少。
室内试验成果表明：
(1)针对R28450#混凝土，宜选用水胶比为0.30，粉煤灰掺量不宜大于10%。
图2水胶比为0.30的混凝土干缩变形图 (2)采用X404，在优质一级粉煤灰掺量10%的情况下，单方混凝土可减少 胶凝材料40kg，抑制混凝土温升约4℃，对夏季温控较为有利，对混凝土性能也 有较大提高。
(3)抗冲磨混凝土宜采用优质Ⅰ级粉煤灰。
(4)R28450#混凝土推荐配合比如下：
-------------------------------------------------------------------------------- 配合比参数每m3材料用量(kg) 设计水泥 -------------------------------------------------------------------------------- 标号品种C/WWS(%)F(%)水水泥粉煤灰人工砂碎石X404(%)DH9 -------------------------------------------------------------------------------- R28450#、D250、S10/二中热525113341011333938657131612.50 0.30 107342010728671664132713.00-------------------------------------------------------------------------------- 3生产性试验 考虑深孔抗冲磨混凝土的施工特点及应用要求，生产性试验配合比做了如 下调整：
(1)X404掺量由1%下调至0.8%；
(2)在满足抗冲磨性的前提下，适当降低DH9的掺量，现场按1/10000控制；
(3)抗冻标号由D250下调至D150。
X404混凝土的现场生产性试验采用掺X404和掺JG3的R28400#对比，在泄 洪坝段进行了机口、仓面检测及仪埋内温观测，以验证室内试验成果，调整配合 比和工艺参数。
3.1拌和时间 试验开始以240s为基点进行拌和，拌和好后目测拌和物均匀性。最后确定 搅拌机时间按采用150s生产。
3.2机口及仓面检测 机口及仓面检测成果见表3、表4、表5。
表3 -------------------------------------------------------------------------------- 凝结时间(h:m)混凝土用水量(kg/m3)仓面坍落度 标号坯层减水剂取样坍落度含气量温度 -------------------------------------------------------------------------------- 品种时间(cm)(%)(℃)初凝终凝实际加水量与预定量差值 --------------------------------------------------------------------------------JG39：353.62.610.0//126.4+5.46.6cm 一 X4049：506.53.09.06：378：43109.2+2.27.2cm 二JG3//////// R28400#X40412：459.04.17.0//110.8+3.8 三JG314：402.12.78.0//128.1+7.1 X40415：025.43.08.0//109.2+2.2 四JG317：452.53.510.0//128.1+7.1 X4043.03.59.0//109.2+2.2 -------------------------------------------------------------------------------- 注：①凝结时间在室外进行，环境温度在28℃～34℃，湿度为36%～60% ②拌和用水量栏“+”为超水 表4X404混凝土拌和物坍落度落度、含气量损失试验成果表 -------------------------------------------------------------------------------- 损失率/测值环境条件 项目初始值 -------------------------------------------------------------------------------- 30min60min90min120min -------------------------------------------------------------------------------- 坍落度(cm)6.536.9/4.149.2/3.363.1/2.476.9/1.5环境温度30℃～34℃，湿度 57%～60% 含气量(%)3.06.7/2.820/2.46.7/2.813.3/2.6-------------------------------------------------------------------------------- 表5混凝土性能检测成果表 -------------------------------------------------------------------------------- 抗压强度(MPa)劈拉强度(MPa)极限拉伸(×10-6) 混凝土减水剂坍落度含气量 -------------------------------------------------------------------------------- 28d抗冻 标号品种(cm)(%)3d7d28d3d7d28d7d28d -------------------------------------------------------------------------------- R28400#JG33.62.628.139.051.32.072.283.0093.4102D150 X4046.53.035.143.256.72.312.473.9793.2110D150 -------------------------------------------------------------------------------- 3.4混凝土内部温度观测 现场共埋设三支电阻式温度计，其中编号为T1温度计位于掺用JG3的 R28400#混凝土部位，编号为T2温度计位于掺用X404的R28400#豁凝土部位，编 号为T3温度计位于掺用JG3的R901300#三级配混凝土部位。
最高温峰及温峰出现时间见表6。温度变化过程线见图3。
表6混凝土最高温峰及温峰出现时间一览表 -------------------------------------------------------------------------------- 标号极配外加剂品种最高温峰值温峰出现时间(h) -------------------------------------------------------------------------------- R28400#JG346.349 R28400#X40440.340.2 R28300#JG339.3113.5-------------------------------------------------------------------------------- 根据现场试验可看出X404混凝土具有以下特点：
(1)流动度好，施工和易性能得到大大改善；
(2)在温度较高的情况下，X404混凝土坍落度损失及含气量损失较小，对 高温季节混凝土施工有利；
(3)X404混凝土比JG3混凝土抗压和劈拉强度略高，极拉值接近。但JG3混 凝土坍落度和含气量控制偏低，若坍落度和含气量相同，X404混凝土性能优于 JC3混凝土；
(4)在同等条件下，X404混凝土比JG3混凝土可降低胶凝材料47kg，可使混 凝土温峰值降低5℃～6℃，对防止混凝土产生温度裂缝和保持混凝土体积的稳定 性较为有利。
3.3仓面浇筑 采用塔带机平浇法浇筑，手持振捣棒振捣，骨料集中有专人分散、撒匀， 仓面喷雾、保温及时，模板周边二次复振一般在振捣后20min内进行。浇筑时即 开始通8℃制冷水，收仓后养护情况良好。
仓面坍落度测值见表4，说明在高温条件下，X404混凝土坍落度损失较小。
X404混凝土在某些方面的特性不同于普通混凝土：
(1)当振捣停止后，混凝土就停止流动，说明X404混凝土的触变性较好， 在复振情况下，混凝土有可能过振。插入式振捣器插入的间距更紧密，比普通混 凝土更深入。要特别留意各坯混凝土间的界面，需要振动以预防冷缝产生，即使 很少的混凝土量也是如此。
(2)X404混凝土的通水及养护在振捣结束后必须迅速实施，否则混凝土塑 性开裂的几率将大大增加，这是由于X404混凝土的低泌水性造成的。
(3)X404混凝土对水很敏感，坍落度有突变现象，因而，施工中对用水量 的控制要精确。(4)X404混凝土经振捣后骨料容易下沉，表层浮有一层气泡和油脂状物质， 但收仓后冲毛的混凝土表面可见粗骨料，初步分析原因为X404混凝土内摩擦力 小，自流平性能好。
图3温度变化过程线 4结语 通过对X404混凝土的试验，可以得如下基本结论：减水带来的负面影响 如加冰困难、坍落度突变控制等问题尚要在今后的施工中进一 (1)X404混凝土抗冲磨性能好，干缩变形小；
(2)X404混凝土工作性好，自流平性能好，易于施工；
(3)X404可使混凝土温峰值降低5℃～6℃，对提高混凝土抗裂性和保持混 凝土体积的稳定性较为有利。因此，X404高效减水剂在深孔抗冲磨混凝土中的 应用，较好的解决了夏季施工的矛盾。但对于高步总结经验。
