自密實(shí)混凝土的特性及在船閘工程中的應(yīng)用

1、2015年第2期水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)科研管理DOI：103969／jissn1672—2469201502024自密實(shí)混凝土的特性及在船閘工程中的應(yīng)用吳星，楊斌(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院，重慶400074)摘要：自密實(shí)混凝土具有高流態(tài)、免振等特性，適用于體形復(fù)雜、鋼筋密集等難以澆筑的特殊部位。本文通過(guò)分析自密實(shí)混凝土的各項(xiàng)性能以及船閘工程特殊部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了船閘工程中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鋼筋密集、難以澆筑的特殊部位采用自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆筑，并得出控制

2、混凝土澆筑過(guò)程中的水化熱升溫是自密實(shí)混凝土在船閘施工應(yīng)用中的關(guān)鍵之一，進(jìn)而提出了一系列溫控防裂措施。關(guān)鍵詞：自密實(shí)；船閘；水化熱；溫控中圖分類(lèi)號(hào)：TV431文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672—2469(2015)02—0072—041前言筋，自密實(shí)混凝土(SelfCompactingConcrete，簡(jiǎn)稱(chēng)SCC)是一種不需要振搗，僅依靠重力作用就可以達(dá)到密實(shí)且不離析、不泌水的新型混凝土。自20世紀(jì)80年代，“自密實(shí)”混凝土問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)大

3、量的研究和應(yīng)用，很快成為一種實(shí)用的、施工性能良好的混凝土。它具有下列優(yōu)點(diǎn)：①能適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜或配筋密集、作業(yè)面狹窄、人工和機(jī)械手段均無(wú)法振搗的混凝土結(jié)構(gòu)部位；②具有良好的工作和力學(xué)性能，能夠避免傳統(tǒng)的混凝土施工由于欠搗、漏振或過(guò)振導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷；③施工工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需振搗，減少了澆筑程序，進(jìn)而可降低勞動(dòng)強(qiáng)度；④施工速度快，工期短，綜合經(jīng)濟(jì)效益較高。自密實(shí)混凝土因其獨(dú)有的特性以及在施工中的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)被廣泛地應(yīng)用到水工建筑物的一些特殊部位。

4、如在小灣電站大壩以及光照水電站工程中，為了解決鋼襯結(jié)構(gòu)周?chē)炷翝仓碾y題，采用了自密實(shí)混凝土。另外，在大壩預(yù)制廊道結(jié)合部等不易振搗的部位也已全面采用這一技術(shù)，如日本的三室JII等大壩。本文提出將自密實(shí)混凝土應(yīng)用到船閘工程中，以期解決船閘施工過(guò)程中的一些澆筑難題。2自密實(shí)混凝土的性能21新拌自密實(shí)混凝土的性能相對(duì)于普通混凝土，它具有以下特性：72(1)高流動(dòng)性。保證混凝土能夠繞過(guò)密集的鋼充分填充模型內(nèi)的每個(gè)角落。(2)高穩(wěn)定性。保證混凝

5、土質(zhì)量均勻一致，即不泌水，骨料不離析。(3)間隙通過(guò)能力強(qiáng)。保證混凝土穿越鋼筋間隙時(shí)不發(fā)生阻塞。22硬化自密實(shí)混凝土的性能(1)強(qiáng)度：自密實(shí)混凝土是一種高性能混凝土，其強(qiáng)度范圍很寬，目前在我國(guó)大量使用的是C25～C40。船閘混凝土的強(qiáng)度范圍一般在C20～C30之間，所以自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度可以滿足船閘工程設(shè)計(jì)要求。(2)彈性模量：自密實(shí)混凝土采用粉體取代了相當(dāng)數(shù)量的石子，且中粗骨料的粒徑較小，所以較普通混凝土其彈模稍低。但粉煤灰和硅粉等礦

6、物摻合料的摻入能有效提高混凝土的彈性模量，使硬化自密實(shí)混凝土能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)試驗(yàn)，在025水膠比情況下，摻人4％的硅粉和20％的粉煤灰時(shí)，選用河卵石的自密實(shí)混凝土試件的彈性模量為381GPa，比普通C50混凝土彈性模量低了3％，其影響已經(jīng)很小。(3)收縮：由于粗骨料用量少，采用自密實(shí)混凝土，相對(duì)常規(guī)昆凝土而言，提高了混凝土膠凝材料用量，由此也增加了水化作用產(chǎn)生的熱量，致混凝土內(nèi)部溫度升高，且不易消散，使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大。隨

7、著期齡增長(zhǎng)，彈性模量增大，對(duì)作者簡(jiǎn)介：吳星(1988年一)，男，碩士研究生在讀。2015年第2期水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)科研管理凝土外加劑。(1)采用高效減水劑。自密實(shí)混凝土是隨著高效減水劑的發(fā)展而產(chǎn)生的，高效減水劑的應(yīng)用是白密實(shí)混凝土的關(guān)鍵。高效減水劑對(duì)水泥有強(qiáng)烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流動(dòng)性和混凝土坍落度，同時(shí)大幅度降低用水量，因其大幅度降低用水量從I而顯著提高混凝土各齡期強(qiáng)度，且在保持強(qiáng)度恒定時(shí)，則能節(jié)約水泥10％或更多，從而顯著改善

8、自密實(shí)混凝土的工作性能。(2)采用微膨脹劑。摻加微膨脹劑的混凝土與普通混凝土相比，其主要特點(diǎn)是能夠產(chǎn)生適度的自生體積膨脹。由于膨脹混凝土中摻入膨脹劑，在養(yǎng)護(hù)早期因生成鈣礬石而產(chǎn)生膨脹，使混凝土更加密實(shí)，在鋼筋和鄰位的限制下，膨脹能以自應(yīng)力的形式儲(chǔ)存在混凝土中，這種預(yù)應(yīng)力改變了混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，與不摻膨脹劑的同強(qiáng)度等級(jí)混凝土相比，能部分抵消混凝土冷卻時(shí)所產(chǎn)生的拉應(yīng)力約占30％，從而達(dá)到補(bǔ)償混凝土由于后期干燥和降溫引起的收縮，避免或減少混凝

9、土的開(kāi)裂的目的。在淮安三線船閘閘首廊道施工中采用了膨脹混凝土，效果顯著42合理選擇混凝土原材料421使用低熱或者中熱水泥水泥的主要發(fā)熱成分是鋁酸三鈣和硅酸三鈣，降低這兩種成分的含量即能達(dá)到降低其水化熱升溫，采用此措施時(shí)，應(yīng)注意混凝土的抗拉強(qiáng)度和變形性能的變化。422對(duì)骨料的要求粗骨料要求具有合適的粒形、良好的級(jí)配；細(xì)骨料要求質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、有機(jī)質(zhì)和有害物質(zhì)含量小、級(jí)配良好，以及細(xì)度模數(shù)控制在23～30范圍之內(nèi)。43控制混凝土的入模溫度降

10、低混凝土的人模溫度對(duì)于降低廊道混凝土的總溫升，減少混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制混凝土的溫度裂縫至關(guān)重要。(1)合理安排施工進(jìn)度，盡量避免夏季澆筑。(2)預(yù)冷骨料，加冰拌合。降低混凝土的溫度回升，使混凝土的澆筑的溫度滿足施工要求。(3)初期通水是降低昆凝土水化熱升溫的措施之一。7444混凝土養(yǎng)護(hù)為了保證自密實(shí)混凝土的各項(xiàng)性能的正常發(fā)展，預(yù)防收縮開(kāi)裂，需要對(duì)混凝土進(jìn)行充分的養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑完畢之后，需保持混凝土表面濕潤(rùn)。對(duì)于廊道、閥門(mén)井等混凝

11、土容易開(kāi)裂的重要部位，養(yǎng)護(hù)更為重要?；炷翝仓戤吅笮栌貌荽采w，加強(qiáng)保濕、保溫養(yǎng)護(hù)，延緩降溫速率，養(yǎng)護(hù)期間不得中斷養(yǎng)護(hù)用水的供應(yīng)；要加強(qiáng)施工中的溫度監(jiān)測(cè)和管理；及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施。5工程應(yīng)用實(shí)例自密實(shí)混凝土在船閘工程中的應(yīng)用實(shí)例較少，但在其他水工復(fù)雜結(jié)構(gòu)已有廣泛應(yīng)用，如壓力鋼管底部回填及外包昆凝土、蝸殼與肘管二期混凝土、結(jié)構(gòu)孔洞封堵等各種特殊部位。這些部位結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與船閘工程中的輸水廊道、閥門(mén)井及閘門(mén)頂?shù)讟杏邢嗨浦帲航Y(jié)構(gòu)形狀突變，

12、配筋量較大且密集。因此，自密實(shí)混凝土在某些水工結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用對(duì)船閘工程有著一定的借鑒意義。51工程概況云南景洪電站是瀾滄江梯級(jí)開(kāi)發(fā)的水電站之一，裝機(jī)容量1500MW，其引水壓力鋼管底部有3層鋼筋，鋼筋量大且密集，如果按常規(guī)混凝土施工，難以實(shí)現(xiàn)密實(shí)填充，易出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象。在這種情形下，采用自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆筑較為適用。52技術(shù)要求景洪電站中自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為90dC25，抗?jié)B等級(jí)為W10，抗凍等級(jí)為FIO0。53配合比設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)配合