珠三角水资源配置工程自密实混凝土试验研究_熊飞.pdf

河南水利与南水北调 2022年第12期试验与研究珠三角水资源配置工程自密实混凝土试验研究熊飞（湖北正平水利水电工程质量检测有限公司珠海分公司,广东 珠海 519000）摘要：随着科学技术的不断发展，建筑工程建设质量要求的不断提高，对混凝土质地提出了更高的要求，而高质量、高水平的自密实混凝土由于其优异的施工性能在各类型的结构工程中得到了广泛的使用。但自密实混凝土在实际应用前还需要得到充分的实验、论证和检测后方可实施，自密实混凝土工作性能对原材料的波动较为敏感，文章根据珠江三角洲水资源配置工程以自密实混凝土为研究对象，对其配合比设计方法、各类性能及实验、掺合料对混凝土性能影响等进行深入分析，实验表明：高强自密实混凝土应用于珠江三角洲水资源配置工程取得了良好的施工效果。关键词：自密实混凝土；配合比；工作性能；力学性能中图分类号：TU528.5文献标识码：A文章编号：1673-8853（2022）12-0073-03Experimental Study on Self-compacting Concrete of Water Resources Allocation Project inPearl River DeltaXIONG Fei（Zhuhai Branch of Hubei Zhengping Water Conservancy and Hydropower Engineering Quality Inspection CO.LTD.,Zhuhai 519000,China）Abstract：With the continuous development of science and technology,the continuous improvement of construction quality requirements,thequality of concrete is put forward higher requirements.Self-compacting concrete of high-quality and high-level has been widely used invarious types of structural engineering because of its excellent construction performance.However,self-compacting concrete needs to besufficient tested,demonstrated and detected before practical application.The working performance of self-compacting concrete is sensitive tothe fluctuation of raw materials.Taking self-compacting concrete in the Pearl River Delta water resources allocation project as the researchobject,an in-depth analysis of its mix proportion design method,various properties and experiments,as well as the influence of admixtures onconcrete performance are made in this paper.The experiment shows that the application of high-strength self-compacting concrete in thewaterresourcesallocationprojectinthePearlRiverDeltahasachievedgoodconstructionresults.Key words：self-compacting concrete;mix proportion;working performance;mechanical property作者简介：熊飞（1986），男，工程师，主要从事水利工程检测工作。1自密实混凝土实验自密实混凝土是指依靠自身重力作用而不需要振捣即可均匀、密实地填充模板和包裹钢筋的混凝土。自密实混凝土材料具有高流动性、高耐久性、凝结时间短、体积收缩小、长距离泵送过程中不发生性能损失、易于施工的优点，被越来广泛应用于在各类型的结构工程中。文章研究自密实混凝土在珠江三角洲水资源配置工程的应用，建立的一套系统的、准确的基于净浆流变性及材料堆积特性的自密实混凝土配合比设计方法；此设计流程便捷简单，在工程材料发生变化时仍然可以快速制备出满足工作性能要求的自密实混凝土。盾构隧洞外衬采用预制钢筋混凝土管片，管片内侧隧洞上部240沿隧洞方向铺设新型复合排水板，内衬采用钢管，内衬钢管与排水板之间填充自密实混凝土，自密实混凝土强度等级为C30。2自密实混凝土（SCC）原材料要求2.1水泥宜使用普通硅酸盐水泥，其性能指标应符合规定。不宜选用早强水泥，水泥的细度宜控制在400 m2/kg范围之内。2.2掺合料宜使用掺合料，掺合料可单一品种掺加或多品种掺加，掺合料的种类宜为粉煤灰、石灰石粉。粉煤灰：宜使用2级或1级粉煤灰作为掺合料，尤其是选用烧失量低的粉煤灰，其性能指标应符合规定。石灰石粉：石灰石粉可外购或自产，其性能指标应符合石灰石粉性能要求的有关规定。2.3骨料可使用天然砂或机制砂作为细骨料，其性能指标应符合规73河南水利与南水北调 2022年第12期试验与研究定，其中天然砂的含泥量和泥块含量、有害物质限量、坚固性和压碎指标均应按照不低于2类砂的标准控制，机制砂MB值应不大于1.4且其石粉含量和泥块含量按不低于2类砂的标准控制，且不具有碱活性。宜使用碎石作为粗骨料，其性能指标应符合规定，其中针、片状颗粒含量宜按1类碎石控制，含泥量和泥块含量，坚固性指标、压碎指标、吸水率等宜按不低于2类碎石的标准控制，用于加工粗骨料的岩的饱和抗压强度不宜低于60 MPa，且不具有碱活性。2.4外加剂应使用聚羧酸盐为主要原料的高性能减水剂，其性能指标应符合 混凝土外加剂 的有关规定。3自密实混凝土配合比要求3.1第一次测试3.1.1原材料性能粉体材料密度：水泥的密度为3 170 kg/m3，粉煤灰的密度为2 530 kg/m3。细骨料特性：含水率3.12%，表观密度2 620 kg/m3，含泥量0.23%。粗骨料特性：含水率0.63%，表观密度2 740 kg/m3，含泥量1.45%。3.1.2配合比第一次试验室测试配合为：水泥257 kg，粉煤灰204 kg，砂761 kg，石864 kg，水189 kg，外加剂7 kg。3.1.3流变性和强度流变性和强度测试结果如表1所示3.1.4说明第一次试验室测试采用的是自行配制的聚羧酸外加剂；配合比为扣除含水率后的试验结果，即表中所有固体材料含水率视为0。3.2第二次测试3.2.1原材料性能第二次测试的水泥、粉煤灰、细骨料与第一次测试时的性能相同，粗骨料特性为：含水率1.20%，表观密度2 650 kg/m3，含泥量2.50%。3.2.2配合比由于骨料含泥量过大，导致现场适配时流变性不满足要求，将石子清洗、烘干后（含泥量为0），按照水泥257 kg，粉煤灰204 kg，砂761 kg，石864 kg，水189 kg，外加剂7.37 kg。3.2.3流变性所得到的流变性结果如表2所示3.2.4说明第二次试验室测试采用的是现场提供的聚羧酸外加剂。配合比为扣除含水率后的试验结果，即表中所有固体材料含水率视为0。施工单位在现场针对第一次测试提供的配合比，应对流变性能和强度进行复核。4控制性指标要求4.1自密实混凝土性能指标自密实混凝土的自密实性能应采用坍落度、坍落扩展度和V形漏斗通过时间进行检测和评价，试验检测方法应符合有关规定，其自密实性能指标应符合表3的规定。4.2长距离泵送性能指标针对长距离泵送自密实混凝土，当自密实混凝土工作性能满足如下指标时，其泵送性能即为合格。具体指标如表 4所示。4.3硬化及耐久性能要求4.3.1早期强度要求自密实混凝土28 d龄期的强度等级应满足设计要求。4.3.2耐久性能要求耐久性能应遵循 水工混凝土结构设计规范 SL191和 水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范 SL654关于耐久性的要求。按照 水工混凝土结构设计规范，不得采用碱活性骨料，不得采用受到海水作用的砂石，不得采用海水拌合，混凝土总碱含量小于3 kg/m3，最大氯离子含量小于0.06%（设计年限100年），最小水泥用量不低于300 kg/m3，最大水灰比不大于0.50。4.4自密实混凝土配合比设计的要求自密实混凝土配合比设计应采用体积法进行，配合比设计报告中除应说明原材料性能检测情况、配制强度取值、设计配合比及其自密实性能和硬化性能检测情况等，还应说明原材料性能的正常波动可能对自密实混凝土性能产生的影响以及相应的调整方法和范围。5自密实混凝土实验配合比设计从物理本质分析净浆、砂浆流变性和自密实混凝土工作性能间的关联，通过建立力学模型，提出一套基于净浆流变性的自密实混凝土配合比设计方法。从而实现从净浆层面对自密实混凝土的工作性能做出预测，形成便捷的、简单的设计流程，大大节约配制自密实混凝土的人力及时间成本；还可解决各标段原材料差异性导致SCC工作性能发生变化的问题，且适用于机制砂的情况。具体提出的基于净浆流变性及材料堆积特性的自密实混凝土配合比设计如下。第一步：设定粗骨料掺量；根据工程需求，设定每立方混凝土中粗骨料的掺量。第二步：设定砂率（）；砂率（）是砂占砂浆的体积比，表1C30自密实混凝土第一次测试试验结果表扩展度/mm665V型漏斗/s7.65L型箱0.68U型箱/mm33028 d强度/MPa36.8表2C30自密实混凝土第二次测试试验结果表扩展度/mm660V型漏斗/s6L型箱0.7表3自密实混凝土性能指标表坍落扩展度/mmV型漏斗通过时间/s配合比设计控制指标6407001220生产出机控制指标640700725浇筑前控制指标630700725表4自密实混凝土泵送性能指标表自密实混凝土泵送性能评价指标坍落扩展度/mmV型漏斗通过时间/s1 h坍落扩展度损失/mm63072550注：泵送性能要求的坍落扩展度及V形漏斗通过时间指标指浇筑前的控制指标，1 h坍落扩展度损失指浇筑过程中1 h内扩展度损失小于50 mm。74河南水利与南水北调 2022年第12期试验与研究可根据工程需求，进行设定。第三步：确定水粉比（VW/VP）、减水剂掺量（SP%），做净浆试验；净浆试验中需确定两个参数，体积水粉比（VW/VP）和聚羧酸减水剂溶液相比于粉体质量的掺量（SP%）。初始体积水粉比（VW/VP）根据水泥基本需水率以及工程所需水泥用量确定，初始减水剂掺量（SP%）可根据工程试验经验以及厂家推荐选取。试验按照 混凝土外加剂匀质性试验方法 的规定，用经典的净浆坍落度筒实验方法对水泥净浆流动性进行测量。获得净浆扩展度（SF）和净浆扩展度筒从开始提起到净浆的扩展度达到200 mm的时间（T200）。根据净浆实验结果（SF&T200）获得净浆的流变参数（paste和paste），计算公式如下：paste=225pastegVcone21282（SF/2）5-Vcone（SF/2）2（1）paste=pasteghconeVconeT20015 000slumpSFpres2（2）以上两式中：paste是净浆的屈服强度；paste是净浆的黏度；paste是净浆的密度；g是重力加速度，取9.80 m/s2；Vcone和 hcone分别为净浆扩展度筒的容积和筒的高度；SF为净浆的扩展度；SFpres为净浆扩展度达到某一设定值，根据前人的研究，设定为200 mm；T