高流态自密实混凝土试验.docx
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高流态自密实混凝土试验
高流态自流密实性混凝土的研究和应用
【摘 要】:
。
水电站底孔钢衬底部由于钢筋过于密集,人员和设备都难以入仓进行混凝土的正常浇筑,用常规方法浇筑极易出现振捣不密实、脱空、架空和空洞现象,为了最大限度地施工好该区域的混凝土,光照电站研究采用高流态自流密实性混凝土,有效地解决了高密钢筋区混凝土施工难的问题。
【关键词】:
光照电站自流密实高流态混凝土高密钢筋区配合比设计
1.概论
水电站位于盘江上,拦河坝为碾压混凝土重力坝,坝高200.5m,电站总装机容量为1040MW。
工程枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪表孔、放空底孔、右岸引水系统及地面厂房等组成。
在表孔溢洪道右侧布置1个底孔,主要为水库放空设置,并可用于大坝后期施工导流。
为适应碾压混凝土施工,底孔采用有压流形式,水平布置。
孔身为矩形断面,进口底板高程640.00m,孔身尺寸4m×6.5m(宽×高),出口控制断面4m×6m(宽×高),鼻坎高程643.90m,反弧半径45m,挑流角27°。
进口段设平板检修闸门和平板事故闸门,下游出口设弧形工作门,孔身采用钢板衬砌。
因钢衬底部钢筋较密,同时孔身较宽,中间浇筑的砼无法使用振捣器振捣。
为了解决底孔钢衬底板混凝土施工难和保证砼浇筑质量,光照闽江-黄河水电工程联营体参照三峡工程和公伯峡工程获得成功应用的配合比,进行高流态自密实混凝土配合比试验。
2.砼原材料品种及主要试验设备
2.1水泥:
试验水泥采用畅达瑞安水泥有限公司生产的畅达牌P·O42.5普通硅酸盐散装水泥。
2.2粉煤灰:
采用安顺火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰。
2.3外加剂
2.3.1山西黄河新型化工有限公司生产的HJSX-A1聚羧酸盐减水剂,该减水剂以聚羧盐为主体的多种高分子有机化合物,经接技共聚生成的,具有极强的减水性能,属当今世界上技术领先的环保型混凝土外加剂。
2.3.2南京瑞迪高新技术有限公司生产的HLC-SWC高流态混凝土外加剂,产品由高性能减水剂、流化剂、保塑增强剂及抗离析剂组成的复合型荼系减水剂。
是一种不用振捣而使混凝土密实的混凝土外加剂,适用于制备高流态混凝土。
2.3.3山西黄河新型化工有限公司生产的HJAE-A引气剂。
2.4粗骨料:
采用光照水电站八九联营体砂石系统生产的泥灰岩人工碎石,粒径分别为5~20mm、20~40mm。
2.5细骨料:
采用光照水电站八九联营体砂石系统生产的人工砂。
2.6根据《自密实混凝土应用技术规程》(CESC203:
2006),试验过程使用U型—B箱和L型箱检验高流态自密实混凝土拌和物性能,两种试验设备图1和图2,实物图见图3和图4,由于《自密实混凝土应用技术规程》(CESC203:
2006)配合比设计要求骨料最大粒径不宜大于25mm,而本工程高流态砼配合比所应用泄水底孔钢筋间距较大15cm~20cm,因此箱形填充高度试验只作参考。
图1U型-B箱容器
图3U型-B箱
图4L型槽
3.砼原材料品质检验
3.1水泥物理力学性能检验(见表3.1)
从检测结果可知:
水泥物理力学性能检测结果满足规范要求。
畅达P.O42.5水泥物理力学性能检验
表3.1
项目
批号
密度
(g/cm3)
细度
(%)
标准
稠度
(%)
安定性
凝结时间
(h:
min)
抗压强度
(MPa)
抗折强度
(MPa)
初凝
终凝
3d
28d
3d
28d
10231
3.1
1.2
25.6
合格
3:
10
4:
06
30.0
57.4
5.9
8.9
10252
3.1
2.1
26.0
合格
3:
51
5:
00
29.5
53.5
6.0
9.0
GB175-1999
/
≤10
/
合格
≥0:
45
≤10
≥16.0
≥42.5
≥3.5
≥6.5
3.2粉煤灰物理力学性能检验(见表3.2)
粉煤灰物理力学性能检验
表3.2
项目
品种批号
密度
(g/cm3)
细度
(%)
需水量比
(%)
含水量
(%)
烧失量
(%)
安顺Ⅱ级灰2006-1207-1
2.43
13.9
98.0
0.2
6.99
安顺Ⅱ级灰2006-1218-1
2.43
13.5
96.0
0.2
7.04
DL/T5055-1996
Ⅰ级
/
≤12
≤95
≤1
≤5
Ⅱ级
/
≤20
≤105
≤1
≤8
Ⅲ级
/
≤45
≤115
/
≤15
从表3.2可知:
安顺Ⅱ级灰所检测物理力学指标符合Ⅱ级要求。
3.3外加剂品质检验
3.3.1外加剂物理化学性能检验(见表3.3.1)
外加剂物理化学性能检验
表3.3.1
外加剂名称
外观
固形物
(%)
PH
K2O
(%)
Na2O
(%)
总碱量(%)
HJSX-A1
棕红色液体
34.6
6.52
HJUNF-2H
棕色固体
91.1
9.72
HJAE-A
棕褐色胶状体
78.54
9.99
0.09
6.02
6.08
3.3.2外加剂适应性试验
外加剂适应性试验
表3.3.2
品种
外加剂名称
标准稠度
用水量
(%)
安定性
凝结时间(h:
min)
初凝
终凝
畅达P·O42.5水泥
无掺
26.4
合格
3:
10
4:
06
山西黄河HJSX-A1(1.0%)
25.2
合格
3:
16
4:
49
南京瑞迪HLC-SWC(1.01%)
23.0
合格
4:
00
9:
22
山西黄河HJAE-A(0.5/万)
25.4
合格
3:
27
6:
03
从表3.3.2可知,畅达P·O42.5水泥与三种外加剂适应性良好。
3.3.3掺用外加剂砼物理、力学性能检验(见表3.3.3)
3.3.4从表3.3.1至3.3.3可知:
三种外加剂品质皆符合规范要求。
掺用外加剂砼物理、力学性能检验
表3.3.3
外加剂品种
掺量(%)
砼和易性
减水率(%)
泌水率比(%)
含气量(%)
缓凝时间min
抗压强度比(%)
初凝
终凝
3d
7d
28d
HJSX-A1聚羧盐减水剂
1.0
好
30.0
0
2.8
146
178
185
180
159
HLC-SWC高流态混凝土外加剂
0.9
好
25.0
0
2.4
208
187
179
157
132
HJAE-A
0.5/万
好
8.3
6.3
9.3
-3
-2
85
86
86
引气剂(GB8076-1997)
合格品
/
/
≥6
≤80
>3.0
-90~+120
≥80
≥80
≥80
一等品
/
/
≥6
≤70
>3.0
-90~+120
≥95
≥95
≥95
缓凝高效减水剂(GB8076-1997)
合格品
/
/
≥10
≤100
<4.5
>+90
/
≥120
≥115
≥110
一等品
/
/
≥12
≤100
<4.5
>+90
/
≥125
≥125
≥120
引气剂(DL/T5100-1999)
/
/
≥6
≤70
4.5~5.5
-90~+120
≥90
≥90
≥85
缓凝高效减水剂(DL/T5100-1999)
/
/
≥15
≤100
<3.0
+120~+240
≥125
≥125
≥120
3.4粗骨料品质检验
3.4.1粗骨料物理、力学性能(见表3.4.1)
3.4.2粗骨料颗粒级配检验(见表3.4.2)
粗骨料物理、力学性能
表3.4.1
项目
粒径(mm)
表观
密度
(kg/m3)
堆集
密度
(kg/m3)
紧密
密度
(kg/m3)
饱和面干密度
(g/cm3)
饱和面干吸水率
(%)
裹粉量
(%)
泥块
含量
(%)
针片状
(%)
压碎
指标
(%)
5~20
2.74
1517
1668
2.73
0.5
0.45
0
2.8
5.8
20~40
2.74
1464
1625
2.73
0.3
1.4
0
2.1
DL/T5144-2001
≥2550
/
/
/
≤2.5
D20、D40≤1.0
D80≤0.5
不允许
≤15
≤16
注:
因中骨料在拌和楼取样,裹粉较多,在砼试验时冲冼干净再使用
粗骨料颗粒级配检验
表3.4.2
骨料粒径
(mm)
项目
5~20mm
<2.5
2.5
5.0
10.0
16.0
20.0
25.0
31.5
筛余率(%)
2
8
33
40
12
5
0
0
累计筛余(%)
100
98
90
57
17
5
0
0
JGJ53-92
(累计筛余)
/
95~100
90~100
40~70
/
0~10
/
/
骨料粒径
(mm)
项目
20~40mm
10.0
16.0
20.0
25.0
31.5
40.0
50.0
63
筛余率(%)
8
8
22
28
25
9
0
0
累计筛余(%)
100
92
84
62
34
9
0
0
JGJ53-92
(累计筛余)
95~100
/
80~100
/
/
0~10
0
/
人工细骨料物理、力学性能试验
表3.5.1
项目
取样日期
表观
密度
(kg/m3)
饱和面干密度
(g/cm3)
饱和面干
吸水率
(%)
石粉含量
(%)
泥块含量
(%)
FM
2.67
2..65
1.60
14.5
0
2.81
2.67
2..65
1.60
11.2
0
2.93
DL/T5144-2001
≥2500
/
/
/
不允许
/
人工细骨料颗粒分析
表3.5.2
筛孔尺寸
(mm)
取样日期及项目
5.0
2.5
1.25
0.63
0.315
0.16
0.08
<0.08
2006.12.02
筛余率(%)
0.4
20.4
10.1
34.0
14.1
6.5
4.3
10.2
累计筛余率(%)
0.4
20.8
30.9
64.9
79.0
85.5
89.8
100
2007.01.11
筛余率(%)
0.6
22.0
12.4
31.1
16.1
6.6
3.9
7.3
累计筛余率(%)
0.6
22.6
35.0
66.0
82.1
88.8
92.7
100
JGJ52-92
Ⅰ区
10~0
35~5
65~35
85~71
95~80
100~90
/
/
Ⅱ区
10~0
25~0
50~10
70~41
92~70
100~90
/
/
Ⅲ区
10~0
15~0
25~0
40~16
85~55
100~90
/
/
3.4.3从表3.4.1及表3.4.2可知:
粗骨料品质各项指标符合规范要求。
3.5细骨料品质检验
3.5.1人工细骨料物理、力学性能试验(见表3.5.1)。
3.5.2人工细骨料颗粒分析(见表3.5.2)。
3.5.3从表3.5.1及表3.5.2可知:
人工砂品质符合规范要求,其颗粒级配皆处于Ⅱ区(中砂)。
3.6砼配合比试验拌合及施工用水采用光照工地自来水,其品质符合规范要求。
4.混凝土配合比设计
4.1高流态自密实混凝土配合比设计原则
(1)、高流态自密实混凝土应满足混凝土结构设计的强度要求和各种使用环境下的耐久性要求。
(2)、高流态自密实混凝土配合比应使混凝土具有均匀一致的外观质感,良好的流变性能、内在匀质性能、良好的体积稳定性,具有大流动性、和易性好。
(3)、混凝土不离析、不泌水,具有一定的塑性粘度;
(4)、新拌混凝土具有较强的均匀性、填充性、骨料均匀分散;
(5)、新拌混凝土减少坍落度经时损失。
(6)、在保证混凝土质量的前提下尽量节约水泥、降低成本,以达到良好的技术经济效益。
4.2混凝土配制强度
根据设计《技术要求》混凝土技术指标见表4.2.1
配置强度计算公式采用:
fcu,o=fcu,k+tσ
混凝土配置强度见表4.2.2。
高流态混凝土技术指标
表4.2.1
序
号
砼标号
龄期
(d)
级配
抗渗等级
抗冻等级
备注
1
C25
28
Ⅱ
W8
F100
高流态混凝土配制强度
表4.2.2
序号
混凝土标号(MPa)
保证率P
(%)
保证率系数t
标准差σ(MPa)
配制强度(MPa)
1
C25
95
1.65
4.0
31.6
4.3配合比参数选择试验
配合比参数选择试验
表4.3
试验编号
水胶比
级配
设计扩散度(mm)
坍落度(mm)
用水量(kg/m3)
掺灰量(%)
减水剂及掺量(%)
引气剂HJAE-A(1/万)
砂率(%)
中石:
小石(%)
E04
0.43
二
600±50
250~270
175
25
HJSX-A11.0
0.5
43
60:
40
E05
0.40
二
600±50
250~270
175
25
HJSX-A11.0
0.5
41
60:
40
E06
0.37
二
600±50
250~270
175
25
HJSX-A11.0
0.5
39
60:
40
E07
0.43
二
600±50
250~270
175
20
HJSX-A11.0
0.5
43
60:
40
E08
0.40
二
600±50
250~270
175
20
HJSX-A11.0
0.5
41
60:
40
E09
0.37
二
600±50
250~270
175
20
HJSX-A11.0
0.5
39
60:
40
E10
0.43
二
600±50
250~270
175
25
HLC-SWC1.1
0.5
43
60:
40
E11
0.40
二
600±50
250~270
175
25
HLC-SWC1.1
0.5
41
60:
40
E12
0.37
二
600±50
250~270
175
25
HLC-SWC1.1
0.5
39
60:
40
E13
0.43
二
600±50
250~270
175
20
HLC-SWC1.1
0.5
43
60:
40
E14
0.40
二
600±50
250~270
175
20
HLC-SWC1.1
0.5
41
60:
40
E16
0.40
二
600±50
250~270
168
30
HJSX-A11.0
0.3
42
60:
40
E17
0.40
二
600±50
250~270
160
35
HJSX-A11.0
0.3
43
60:
40
4.4拌和物性能试验
拌和物性能试验结果
表4.4
试验编号
扩散度(mm)
坍落度(mm)
含气量(%)
粘聚性
粗骨料绝对体积(m3/m3)
水粉比(%)
砼凝结时间(h:
min)
析水
U型箱AB室填充高差(mm)
L型箱填充高度比(%)
初凝
终凝
E04
590×575
263
5.7
好
0.37
34.0
无
3.0
76
E05
580×560
272
5.8
好
0.38
32.4
20:
05
25:
42
无
2.9
86
E06
580×560
270
5.7
好
0.38
30.7
无
3.1
89
E07
545×537
260
5.9
好
0.37
34.0
无
2.9
80
E08
590×580
270
6.0
好
0.38
32.4
19:
28
24:
57
无
2.3
81
E09
580×590
262
5.7
好
0.38
30.7
无
2.7
76
E10
590×600
275
4.1
好
0.37
34.0
无
/
/
E11
615×646
272
5.2
好
0.38
32.4
31:
04
35:
37
无
3.4
80
E12
655×660
278
5.0
好
0.38
30.7
无
/
/
E13
530×530
264
4.5
好
0.37
34.0
无
2.8
78
E14
646×630
269
6.1
好
0.38
32.4
30:
16
34:
45
无
2.7
95
E15
530×595
255
5.4
好
0.38
30.7
无
3.0
83
E16
650×620
267
5.2
好
0.38
33.5
22:
13
28:
02
无
2.8
85
E17
650×620
270
5.1
好
0.38
33.0
23:
35
28:
11
无
3.1
82
CECS203:
2006技术要求
600±50
250~270
0.32~0.35(三级)
26~40
<5.0
>80
4.5混凝土拌和物扩散度、坍落度损失试验
混凝土拌和物扩散度、坍落度损失试验结果
表4.5
试验编号
水灰比
减水剂品种
试验项目
出机
30min
60min
90min
E08
0.4
HJSX-A1
扩散度(mm)
590×580
570×580
570×580
525×530
坍落度(mm)
270
263
256
250
E14
0.4
HLC-SWC
扩散度(mm)
646×630
595×650
600×660
668×650
坍落度(mm)
269
268
270
268
从检测结果可知:
掺用HJSX-A1减水剂90min后坍落度和扩散度损失极小,掺用HLC-SWC减水剂90min后坍落度和扩散度几乎没有损失。
4.6水胶比与强度关系(见表4.6)
水胶比与混凝土抗压强度试验结果
表4.6
试验编号
水胶比
级配
扩散度(mm)
坍落度(mm)
含气量
掺灰量(%)
减水剂及掺量(%)
引气剂HJAE-A(1/万)
抗压强度(MPa)
7d
28d
E04
0.43
二
590×575
263
5.7
25
HJSX-A11.0
0.5
26.0
35.8
E05
0.40
二
580×560
272
5.8
25
HJSX-A11.0
0.5
28.6
38.5
E06
0.37
二
580×560
270
5.7
25
HJSX-A11.0
0.5
31.5
40.7
E07
0.43
二
545×537
260
5.9
20
HJSX-A11.0
0.5
26.5
35.9
E08
0.40
二
590×580
270
6.0
20
HJSX-A11.0
0.5
30.8
39.1
E09
0.37
二
580×590
262
5.7
20
HJSX-A11.0
0.5
34.9
42.2
E10
0.43
二
590×600
275
4.1
25
HLC-SWC1.1
0.5
27.3
39.1
E11
0.40
二
615×646
272
5.2
25
HLC-SWC1.1
0.5
31.0
42.2
E12
0.37
二
655×660
278
5.0
25
HLC-SWC1.1
0.5
35.0
45.8
E13
0.43
二
530×530
264
4.5
20
HLC-SWC1.1
0.5
31.9
40.2
E14
0.40
二
646×630
269
6.1
20
HLC-SWC1.1
0.5
33.9
43.5
E15
0.37
二
530×595
255
5.4
20
HLC-SWC1.1
0.5
36.0
46.4
E16
0.40
二
620×650
267
5.2
30
HJSX-A11.0
0.3
27.0
E17
0.40
二
620×650
270
5.1
35
HJSX-A11.0
0.3
25.1
4.7水胶比与强度关系曲线(见表4.7及图5至图8)
胶水比与抗压强度关系方程
表4.7
掺灰量(%)
减水剂品种
龄期
7d
28d
相关方程R=ax+b
相关系数(r)
相关方程R=ax+b
相关系数(r)
25
HJSX-A1
R7=14.577X-7.8792
0.9999
R28=12.936X+5.872
0.9948
20
HJSX-A1
R7=22.219X-25.214
0.9984
R28=16.668X-2.760
0.9986
25
HLC-SWC
R7=20.399X-20.091
0.9998
R28=17.766X-2.216
1.0000
20
HLC-SWC
R7=10.858X+6.6857
0.9995
R28=16.383X+2.254
0.9967
4.8混凝土性能
混凝土性能试验结果
表4.8
试验编号
抗压强度(MPa)
抗拉强度(MPa)
极限拉伸(×10-4)
弹性模量(28d)(×104)MPa
抗渗强度(28d)
自身体积变形(28d)(×10-6)
7d
28d
7d
28d
7d
28d
E05
28.6
38.5
/
3.73
/
1.18
3.05
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