2023年聚羧酸盐减水剂在海工工程中的应用研究.doc

聚羧酸盐减水剂在海工工程中的应用研究 众所周知，海洋工程将是21世纪开展的重点，高性能海工混凝土已广泛地应用在海工、水工、桥梁、海港等重大工程中。如何采用高效减水剂、矿物掺和料配制高性能海工混凝土对海工混凝土结构的高耐久性、安全性与安全使用的年限具有重要意义。 宁波港务局北仑四期码头工程建设，为满足海工结构50年耐久性的设计要求，在经过长时间调研和论证的根底上，采用南京水利科学研究院的科研成果—大掺量矿渣混凝土技术，并开展了在南京水利科学研究院及现场开展了一系列混凝土配合比设计和性能试验。 大掺量矿渣混凝土技术对海工混凝土结构遭受氯离子侵蚀破坏的控制作用，是经过长的试验和国外的工程实践得到认可，在国内，这项技术除了在示范性工程中有一般规摸的应用以外，北仑四期码头将是第一个大规摸应用的海港程项目。因此，在工程应用之前，根据甲方要求采用现场材料进行施工配合比、混凝土性能和工程施工的适应性试验，以确保工程顺利进行。本文给出了工程应用研究中的部份研究成果。 一、 试验原材料 1、试验原材料 试验所采用的水泥为浙江三狮水泥股份产三狮牌P·O42.5级普通硅酸盐水泥。高速剂 为南京水利科学研究研制。矿渣采用芜湖〔朱家桥〕台泥水泥产95#磨细矿渣。所采用的减水剂包括：上海麦斯特建材生产的RH1100〔密度1.19g/cm3〕,HP400聚羧酸盐高效减水剂；意大利马贝集团生产的SPI〔密度1.20 g/cm3)、 SP3(密度1.05 g/cm3)。砂的细度模数2.73。碎石的颗粒级配为5～20㎜。当中碎〔10～20㎜〕与中碎〔10～20㎜〕与小碎〔5～10㎜〕之比为7：3时，碎石的紧密密度最大。因此，在配制预制混凝土时，碎石颗粒级配采用中碎70%、小碎30%。配制现浇混凝土采用5～20㎜连续级配。 1、 试验方案 在工程中主要应用两种预制和现浇混凝土，设计强度指标为现浇混凝土C30、C40、1d拆模强度﹥7MPa； 预制混凝土C40、C45、C50、3d强度到达设计强度的左右。混凝土的坍落度设计要求为，现浇混凝土14～16㎝；预制混凝土6～8㎝。 根据中华人民共和国行业标准水运工程混凝土施工标准〔JTJ268-1996〕，宁波港四期工程高性能混凝土水胶比确实定，除满足混凝土强度等级要求外，尚需满足耐久性要求，混凝土水胶比最大值不宜大于0。40。 根据上述规定，经计算，各强度等级海工高耐久性混凝土的水胶比确定为：C30混凝土；0.39；C40混凝土； 0.34； C45混凝土； 0.32；C50混凝土；0.30。设计指标：根据混凝土和易性和泌水率确定各配比混凝土最正确砂率。各种不同等级的混凝土配合比见表1。 二、 结果与讨论 1、 拌合物的工作性 从表2中可以看出、设计的没等级的现浇、预制的大掺量矿渣混凝土，拌合物的流动性满足设计要求。凝结时间与一般普通混凝土相近。经调整后的混凝土拌合物3h无泌水。 2、 混凝土物理力学性能 （1） 抗压强度、抗折强度、抗压弹性模量。从表3给出的不同配合比混凝土的抗压强度、抗折强度、抗压弹性模量数据说明，设计的各组混凝土28d强度均到达了设计强度，并满足保证率的要求。现浇混凝土1d强度到达设计强度的30%。预制混凝土的3d强度均到达设计强度的80%。分别满足施工拆模和起吊的要求。由试验数据还可知，大掺量矿渣混凝土的抗压弹模与普通混凝土相似。 （2） 变形。变形试验在四种条件下进行，分别为：标准环境下完全枯燥、水中浸泡7d，然后枯燥、露天潮湿覆盖和露天间隔2h洒水〔露天气温20℃左右，晴〕。 由图1中可见，大掺量矿渣混凝土的变形规律与普通混凝土一样，呈干缩湿胀变化。在湿养护条件下，所设计的大掺量矿渣混凝土有较大的膨胀率，到达100多微应变。并在7d湿养护期间随着龄期的延长，膨胀量比拟稳定。7d湿养束后，混凝土开始收缩，但至14d时，相对于基准长度仍然呈膨胀状态。完全枯燥条件下混凝土随龄期均匀收缩。由此可见湿养护对大掺量矿渣混凝土是雨具十分重要的。 从模拟现场养护条件的试验结果可知，采用覆盖和洒水的方法，只要能保持混凝土不枯燥，也可以到达湿养的效果。 （3） 极限拉伸。分别用SPI和HP400减水剂配制混凝土进行极限拉伸试验，结果如表4。 试验结果说明，用HP400组混凝土的极限拉伸值稍大于同标号的SPI组混凝土。 3、 混凝土抗氯离子侵蚀性能 混凝土抗氯离子快速试验结果如表5。数据说明，从表中给出的电导、相对氯离子扩散系数、6h累计电量等指标来看，现浇和预制的各组混凝土试件的10d和28d累计电量分别在400C数、6h累计电量等指标来看，现浇和预制的各组混凝土试件的10d和28d累计电量分别在400C和200C以下。按ASTM1202标准已到达较低范围，间接地反映了各组混凝土具有较高的密实度。 4、 不同减水剂对混凝土性能的影响〔见表6〕 由表6、表7中可见，混凝土配比相同、坍落度相近的条件下，三种聚羧酸盐型减水剂的掺量较低于萘系减水剂〔麦斯特1100〕，其中SP3和HP400所需掺量与麦斯特1100接近。SPI的掺量明显降低，约为麦斯特1100掺量的0.55～0.69不等。测试30min坍落度损失反映，两种减水剂配制大流动度泵送混凝土时的坍落度损失较小，一般在2～3㎝之间。配制坍落度15㎝以下的混凝土时，坍落度损失相对较大，约在5～6㎝。 由表中还可以看出，相同配合比条件下，掺两种聚羧酸盐减水剂和麦斯特1100混凝土的早期强度相近。采用聚羧酸盐减水剂拌制的混凝土粘度相对增大，无泌水和混凝土离析现象。 三、 结论 （1） 所配制各等级混凝土的早期强度可满足施工的要求。28d强度到达强度设计指标。 （2） 各等级混凝土测得的累计电量值到达较低指标，28d的累计电量在200C左右，按相关标准可以间接地说明，所设计的各等级混凝土具有较好的密实性。 （3） 聚羧酸盐型减水剂相对萘系〔麦斯特1100〕减水剂具有更好的减水效果。在相同配合比，相近流动性的条件下，马贝减水剂所需掺量明显减少，混凝土早期强度相似。 （4） 所设计的大掺量矿渣混凝土遵循上遵循于缩湿胀变形规律。在湿养护条件下，对混凝土的收缩有很好的控制作用。