C30P12F100抗冻大体积泵送混凝土配合比设计与质量控制

时间日期：2009-4-14 已被阅读次：[8192]

蔡庆晓　李统彬　黄仕阶

　　[摘　要]　本文主要介绍C30P12F100抗冻大体积泵送混凝土的配合比设计试配及工程应用情况。
　　　　　　　应用双掺Ⅱ级活性粉煤灰和KJ－70AL引气缓凝高效减水剂技术，解决了C30P12F100
　　　　　　　大体积泵送混凝土施工中水化热高、抗渗、抗冻等综合难题，并通过采取严格的质
　　　　　　　量控制措施，确保施工的顺利进行和工程质量。
　　[关键词]　大体积；抗渗；抗冻；泵送混凝土；配合比设计；质量控制；工程应用

　　1.引言
　　抗冻混凝土在我国北方省区的应用已非常普遍，抗冻等级高达F150以上的高抗冻混凝土也已在大量土木工程中应用，实践说明对提高混凝土结构抗冻耐久性发挥了极其重要的作用。大量文献资料介绍，在混凝土掺入引气剂，使混凝土中引入大量微小稳定封闭的气泡，是确保混凝土大幅增强抗冻能力的最常用的技术措施。
　　抗冻混凝土在在我国华南省区的应用较为少见，尤其是广东省珠江三角洲地区常年气温都在零度以上，因为没有冻融危害，绝大多数的混凝土工程都不考虑抗冻融性能。作者所工作的公司凭着良好的信誉接到了生产液态氮为主的佛山德力梅塞尔气体有限公司180TPD液体空分项目工程，其中分馏塔冷箱底设备基础是长16m×宽10m×高3.8m的大体积混凝土基础，混凝土的设计与施工要求为：强度为C30、抗渗等级P12和抗冻等级F100（即C30P12F100），采用泵送施工，一次性连续浇筑成型。
　　该工程的混凝土配合比设计难点是同时考虑混凝土可泵性、大体积水化热以及满足强度的前提下保证混凝土的含氧量5％～7％、降低水胶比、降低水泥用量等，以满足结构抗冻、抗渗、抗裂、耐久性等问题。根据以上综合要求，我们采取了以就近取材经济合理原则，采用了珠海电厂的优质Ⅱ级粉煤灰和广东柯杰外加剂科技有限公司的KJ－70AL引气缓凝高效减水剂进行C30P12F100抗冻大体积泵送混凝土的配合比设计试验，并将试验研究的成果应用于工程上并取得了很好的效果。现将C30P12F100设计与工程应用的一些经验介绍给广大工程技术人员，尤其是南方的工程技术人员，供参考和探讨。
　　2.原材料的选用
　　2.1 水泥
　　采用韶峰P•O42.5旋窑水泥，该水泥水化热较低，质量稳定，其技术性能指标见表1。
2.5 外加剂
　　通过摸索试验选用广东柯杰外加剂科技有限公司生产的柯杰（KE JIE）牌KJ－70AL引气缓凝高效减水剂。该产品是以KJ高效减水剂（脂肪族羟基磺酸盐高缩合物）为主份，并由增强、引气、缓凝等分精制而成的高性能引气缓凝高效减水剂。具有引气量适中、减水率高、保塑效果好、对水泥品种适应性好等性能。其减水率（≥18％）与坍落度损失（≤60mm/h）符合日本高性能AE减水剂标准（JISA6204－1995）的要求。其优良的缓凝性能及在混凝土中引入微小稳定封闭气泡的性能，对延缓混凝土水化放热峰值和抗冻能力有明显效果。表5为掺量为1.5％时的混凝土性能指标检验结果。
3.混凝土的配合比设计
　　依据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55－2000，抗压强度标准差取σ=6.0MPa，强度保证率95％，则C30混凝土配制强度为39.9MPa，粉煤灰(F)取代水泥率20％，超量替代系数取k=1.6，KJ－70AL引气缓凝高效减水剂的掺量为1.5％，为确保F100的抗冻等级试配时抗冻等级按F150考虑，根据规程，抗冻混凝土的含气量根据粗骨料的状况控制在5％≤A≤7％范围为宜，水胶比不大于0.50，对照以上的指标，参考以往C30P12的成功经验，计算得出C30P12F100混凝土配合比（见表6）进行试配。
4.试配结果与分析
　　根据试配结果（见表7），3组配合比的坍落度、1h坍落度损失、含气量、可泵性及强度、抗掺性能、抗冻性能都能满足施工要求，根据GB50208－2002《地下防水工程施工质量验收规范》，掺有活性掺合料最低水泥量不应小于280kg/m3的要求，取03编号配合比，并将水泥用量及用水量做少量调整为C:F:S:G:W:Ad=280:111:740:1109:160:5.86，对该配合比进行了3次的重复性试验验证，28d抗压强度为42.4～43.8MPa，其平均值43.0MPa大于配制强度39.9MPa，坍落度为130～170mm，1h后坍落度为115～150mm，可泵性良好，含气量为5.3～6.2％，重复性试验结果表明，该配合比稳定可行并满足要求，确定为工程施工用的最终配合比。假定当时施工温度为25℃，估算配合比水化热最高温升，最高温度计算达65℃以上，应采取相应的措施对温差进行控制。
5.质量控制措施
　　为确保C30P12F100抗冻大体积泵送混凝土的工程质量，采取了如下严格的质量控制措施。
　　5.1原材料控制
　　5.1.1水泥
　　质量要稳定，批量足够大，一次性进货储存，保证水泥的安定性合格，应用试验室统计1d～28d快速试验推算强度曲线推算28天强度不低于统计值，否则及时调整混凝土的配合比。
　　5.1.2砂
　　控制细度模数2.4～2.8，含泥量≤1％，泥块含量≤0.5％，其中通过0. 315筛孔的颗粒含量不于15％。其他性能指标符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52－92的规定。
　　5.1.3碎石
　　选用连续级配的5－31.5mm花岗岩碎石，针片状含量≤10％，含泥量≤1％，泥块含量≤0.5％，其他性能指标符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53－92的规定。
　　5.1.4粉煤灰
　　控制45μm筛余≤18％，需水量比≤105％，其他指标不得大于规范Ⅱ级粉煤灰的技术要求，实际生产上全部选用珠海电厂的粉煤灰，并且逐车检验，以确保性能满足要求。
　　5.1.5外加剂
　　生产前按供应量一次性备好材料，再抽样做适应性试验，检测外加剂减水率、比重及含气量，与原试验比较，如有显著差异，应立即查找原因，及时排除。
　　5.2计量和搅拌控制
　　生产前对电子称进行自校，确保计量准确，生产中控制砂、石称量误差±2％以内，粉料及外加剂、水控制称量误差在±1％以内。实际生产中，搅拌设备使用丹麦产的SKAKO 2m3立轴行星逆流强制式搅拌机，称量系统采用珠海志美的CB2800自动控制系统，将原材料一次性储存于生产线的各储仓中，搅拌时间控制在45s。
　　5.3出厂检验控制
　　对每车混凝土出厂前进行坍落度检查，首车出厂的混凝土必须检测含气量，后出厂的混凝土按抽检频率对含气量进行检测，合格后才能出厂，并作为现场检测含气量的参考值。混凝土装料前要注意滚筒不能积水，保持中速(5～8转/min)装料，运输过程中慢速转动(1～4转/min)，至现场卸料前快速转动(9～12转/min)不少于60s，方才卸料，以免混凝土离析。
　　5.4现场控制
　　混凝土到达现场后，由搅拌站派驻现场的技术员对混凝土进行抽检，最主要的项目为含气量，必须确保含气量在5％～7％范围，并对坍落度小的混凝土，掺加适量的外加剂(一般每m3混凝土不超过0.5kg)，快速转动搅拌均匀后才卸料，泵送过程中，保证连续性，但控制泵送的速度不能太快，泵机保持低压，若混凝土供应不及时，要保持混凝土泵每隔3～5min来回反复泵送2～3次，防止管内混凝土离析堵管。
　　5.5施工控制
　　5.5.1施工时，为保证混凝土的入模温度尽量低，所有的砂、石在施工前均用自来水淋湿降温，选择傍晚至次日拂晓这段时间为浇筑混凝土。
　　5.5.2采用两台车泵，同时泵送混凝土，保证下层混凝土初凝前，被上层新料混凝土覆盖。
　　5.5.3分四层浇筑，每层的浇筑高度约80～100cm，但浇筑的速度不能太快，控制在1.5～2.5h左右一层，让已浇筑混凝土内部骨料的沉降大致稳定。同时，注意振捣的深度和间距，防止过振和漏振。
　　5.5.4在结构中预埋测温管，终凝后，每4h测量混凝土内部最高温度和表面温度，根据温差及时调整养护措施，将内外最高温差控制在25℃以内。
　　混凝土浇筑完毕后，在初凝后、终凝前加强二次、三次抹面，以消除表面龟裂缝，并注意覆盖湿麻布，保湿养护，同时在混凝土上表面四周砌15cm高的砖池。24h后拆除侧模，并在混凝土的侧面基坑及顶面开始蓄水，每1m间隔设一加热棒，根据混凝土内外温度，控制内外最高温差在25℃以内。
　　6.工程应用实例
　　佛山德力梅塞尔气体有限有限公司180TPD液体空分项目工程分馏塔冷箱底设备基础是长16m×宽10m×高3.8m的大体积混凝土基础，混凝土量为608m3。混凝土的设计指标为C30P12F100，采用泵送施工，一次性连续浇筑成型。施工当日为阴天天气，气温21℃～24℃，相对湿度为56％82％。由于采取了严格的质量控制措施，确保了施工的顺利进行和工程质量。C30P12F100抗冻大体积泵送混凝土坍落度稳定，1h坍落度几乎没有损失，流动性、粘聚性、可泵性良好，凝结时间和抗冻混凝土的关键控制项含气量数据都符合设计施工要求，在施工过程中，未出现堵塞泵管等不良现象。混凝土表面平整，未发现温度收缩裂缝、蜂窝麻面等缺陷，用慢冻法测试的抽检试件经150次冻融循环后，强度损失率为14.6％<25％，平均失重率为2.19％<5％，表明混凝土抗冻融能力大于F150。混凝土性能检验结果汇总见表8。按《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107－87)混凝土强度评定为优良。混凝土内外温度控制曲线如图1所示。曲线表明，水化放热峰值出现的时间被延缓至5－6天，最高温升为73℃，由于采取了切实可行的温控措施，混凝土内外最高温差<25℃，保证了混凝土不因温度应力导致结构开裂。工程目前已投入生产应用，经半年的质量跟踪满足设计生产的使用要求，效果良好。7.结语
　　7.1混凝土配合比采取掺优质Ⅱ级粉煤灰和引气缓凝高效减水剂等措施，使混凝土的坍落度损失减少，可泵性提高，混凝土的粘聚性保水性得到显著改善，降低了水化热，延缓了水化放热峰值出现的时间，确保施工的顺利进行和工程质量，大大提高了混凝土的抗裂能力。
　　7.2掺入KJ－70AL引气缓凝高效减水剂能大幅度降低混凝土单位用水量和引入大量微小稳定封闭的气泡，这对混凝土的抗冻融、抗渗透能力大幅度增强起到了极其重要的作用，因此抗冻融混凝土设计与施工掺加优良性能的引气剂技术措施是最有效最方便的方法。
　　7.3通过对原材料和出厂检验、运输、现场检验的严格把关，施工过程又采取分层浇筑、控制施工节奏、2～3次抹面以消除表面微裂缝，蓄水、加热控制温差等措施配合，是C30P12F100抗冻大体积泵送混凝土能够较好地满足工程设计、使用要求的重要环节。
　　参考文献
　　1.中华人民共和国行业标准.普通混凝土配合比设计规程.JGJ/T55－2000
　　2.匡楚胜，黄仕阶，等.应用新型高性能引气减水剂提高商品混凝土耐久性.混凝土，2003

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