自密實混凝土的特性及在船閘工程中的應用

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

2、混凝土澆筑過程中的水化熱升溫是自密實混凝土在船閘施工應用中的關(guān)鍵之一，進而提出了一系列溫控防裂措施。關(guān)鍵詞：自密實；船閘；水化熱；溫控中圖分類號：TV431文獻標識碼：A文章編號：1672—2469(2015)02—0072—041前言筋，自密實混凝土(SelfCompactingConcrete，簡稱SCC)是一種不需要振搗，僅依靠重力作用就可以達到密實且不離析、不泌水的新型混凝土。自20世紀80年代，“自密實”混凝土問世以來，經(jīng)過大

3、量的研究和應用，很快成為一種實用的、施工性能良好的混凝土。它具有下列優(yōu)點：①能適用于結(jié)構(gòu)復雜或配筋密集、作業(yè)面狹窄、人工和機械手段均無法振搗的混凝土結(jié)構(gòu)部位；②具有良好的工作和力學性能，能夠避免傳統(tǒng)的混凝土施工由于欠搗、漏振或過振導致的質(zhì)量缺陷；③施工工藝簡單，無需振搗，減少了澆筑程序，進而可降低勞動強度；④施工速度快，工期短，綜合經(jīng)濟效益較高。自密實混凝土因其獨有的特性以及在施工中的優(yōu)勢，近年來被廣泛地應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)周圍混凝土澆筑的難題，采用了自密實混凝土。另外，在大壩預制廊道結(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。本文提出將自密實混凝土應用到船閘工程中，以期解決船閘施工過程中的一些澆筑難題。2自密實混凝土的性能21新拌自密實混凝土的性能相對于普通混凝土，它具有以下特性：72(1)高流動性。保證混凝土能夠繞過密集的鋼充分填充模型內(nèi)的每個角落。(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)間隙通過能力強。保證混凝土穿越鋼筋間隙時不發(fā)生阻塞。22硬化自密實混凝土的性能(1)強度：自密實混凝土是一種高性能混凝土，其強度范圍很寬，目前在我國大量使用的是C25～C40。船閘混凝土的強度范圍一般在C20～C30之間，所以自密實混凝土的強度可以滿足船閘工程設(shè)計要求。(2)彈性模量：自密實混凝土采用粉體取代了相當數(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，使硬化自密實混凝土能夠達到設(shè)計要求。根據(jù)試驗，在025水膠比情況下，摻人4％的硅粉和20％的粉煤灰時，選用河卵石的自密實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，采用自密實混凝土，相對常規(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，彈性模量增大，對作者簡介：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)計科研管理凝土外加劑。(1)采用高效減水劑。自密實混凝土是隨著高效減水劑的發(fā)展而產(chǎn)生的，高效減水劑的應用是白密實混凝土的關(guān)鍵。高效減水劑對水泥有強烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流動性和混凝土坍落度，同時大幅度降低用水量，因其大幅度降低用水量從I而顯著提高混凝土各齡期強度，且在保持強度恒定時，則能節(jié)約水泥10％或更多，從而顯著改善

8、自密實混凝土的工作性能。(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)護早期因生成鈣礬石而產(chǎn)生膨脹，使混凝土更加密實，在鋼筋和鄰位的限制下，膨脹能以自應力的形式儲存在混凝土中，這種預應力改變了混凝土的應力狀態(tài)，與不摻膨脹劑的同強度等級混凝土相比，能部分抵消混凝土冷卻時所產(chǎn)生的拉應力約占30％，從而達到補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到降低其水化熱升溫，采用此措施時，應注意混凝土的抗拉強度和變形性能的變化。422對骨料的要求粗骨料要求具有合適的粒形、良好的級配；細骨料要求質(zhì)地堅硬、清潔、有機質(zhì)和有害物質(zhì)含量小、級配良好，以及細度模數(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)合理安排施工進度，盡量避免夏季澆筑。(2)預冷骨料，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)護為了保證自密實混凝土的各項性能的正常發(fā)展，預防收縮開裂，需要對混凝土進行充分的養(yǎng)護?；炷翝仓戤呏螅璞３只炷帘砻鏉駶?。對于廊道、閥門井等混凝

11、土容易開裂的重要部位，養(yǎng)護更為重要。混凝土澆筑完畢后需用草袋覆蓋，加強保濕、保溫養(yǎng)護，延緩降溫速率，養(yǎng)護期間不得中斷養(yǎng)護用水的供應；要加強施工中的溫度監(jiān)測和管理；及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護措施。5工程應用實例自密實混凝土在船閘工程中的應用實例較少，但在其他水工復雜結(jié)構(gòu)已有廣泛應用，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)特點與船閘工程中的輸水廊道、閥門井及閘門頂?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，自密實混凝土在某些水工結(jié)構(gòu)上的應用對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開發(fā)的水電站之一，裝機容量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，難以實現(xiàn)密實填充，易出現(xiàn)“脫空”現(xiàn)象。在這種情形下，采用自密實混凝土進行澆筑較為適用。52技術(shù)要求景洪電站中自密實混凝土設(shè)計強度等級為90dC25，抗?jié)B等級為W10，抗凍等級為FIO0。53配合比設(shè)計經(jīng)過配合