高大墩身混凝土滯后泌水改進(jìn)措施

高大墩身混凝土滯后泌水改進(jìn)措施某橋梁工程墩身結(jié)構(gòu)尺寸大、墩身高度高，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，屬于高大墩身混凝土，外觀質(zhì)量要求高。高大墩身混凝土要求混凝土水化溫升低、凝結(jié)時(shí)間長、泌水性能要求高，通常采用大摻量礦物摻合料、緩凝型高性能減水劑等技術(shù)；根據(jù)混凝土耐久性相關(guān)規(guī)定，C35混凝土最大膠凝材料應(yīng)小于400kg/m3，給高大墩身混凝土施工質(zhì)量控制提出了較高要求，該工程在進(jìn)行墩身工藝試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)了混凝土澆筑完成4～5小時(shí)后混凝土表面冒泡的滯后泌水，混凝土表層出現(xiàn)漂黑、漂油、冒泡、泌水等現(xiàn)象，模板拆除后混凝土表面存在泌水砂線等外觀缺陷，給技術(shù)人員對(duì)混凝土質(zhì)量控制帶來了極大困題。1混凝土原材料及配合比（1）水泥。福建安砂建福P·O42.5水泥，比表面積310kg/㎡，3天強(qiáng)度25.2MPa，28天強(qiáng)度48.6MPa。標(biāo)準(zhǔn)稠度24.6%，堿含量0.52%，初凝時(shí)間215min，終凝時(shí)間267min。（2）粉煤灰。中國國電諫壁電廠的I級(jí)灰，細(xì)度7.8%，需水量比92%，燒失量2.8%，堿含量0.5%，游離氧化鈣0.45%。（3）細(xì)骨料。閩江河砂，中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量0.6%，泥塊含量0.0%，0.3mm顆粒含量8.3%。（4）粗骨料。5～25mm連續(xù)級(jí)配碎石，含泥量0.3%，泥塊含量0.1%，針片狀顆粒含量3%，壓碎值5%。（5）外加劑。江蘇奧萊特新材料股份有限公司緩凝型高性能減水劑，減水率27%，含氣量2.6%，凝結(jié)時(shí)間差（初凝+120min，終凝+105min），抗壓強(qiáng)度比7d為143%、28d為136%。江蘇奧萊特新材料股份有限公司晶核早強(qiáng)劑（CSH），固含22wt%。（6）混凝土配合比。墩身混凝土配合比參數(shù)及性能指標(biāo)分別如表1、2所示，混凝土狀態(tài)如圖1所示。2原因分析及解決措施2.1原因分析混凝土泌水是指混凝土在運(yùn)輸、泵送、振搗及靜置過程中出現(xiàn)集料和水分分離的現(xiàn)象；產(chǎn)生混凝土泌水的主要原因有：1）水膠比過大外加劑摻量過多；2）水泥凝結(jié)時(shí)間長、比表面積小、中細(xì)顆粒含量少；3）細(xì)集料偏粗或級(jí)配不合理；4）外加劑儲(chǔ)存和選用不合理；5）振搗過度。混凝土澆筑完成后表面冒泡的滯后泌水，與普通混凝土泌水相比，具有隱蔽性，危害性更大，產(chǎn)生的原因主要有自由水過量、混凝土凝結(jié)時(shí)間較長、水化速率低、壓力泌水率高，隨著混凝土中骨料、漿體的下沉密實(shí)，自由水從混凝土拌合物中溢出。根據(jù)本項(xiàng)目原材料特點(diǎn)，產(chǎn)生混凝土滯后泌水的具體原因分析如下：（1）水泥：與常規(guī)水泥相比，本工程水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低，凝結(jié)時(shí)間較長，導(dǎo)致混凝土水化速率偏低，在減水劑未摻入緩凝成分的情況下混凝土的凝結(jié)時(shí)間已達(dá)6～8h。經(jīng)調(diào)研分析，該水泥的熟料組成大致如下：C3S約45%，C2S約29%，C3A約6%，C4AF約20%混合材中摻有煤矸石約4%、石灰石粉約4%（含氟化鈣0.3%，俗稱螢石），鉛鋅污泥約2%。水泥熟料的C3S含量較常規(guī)水泥較低是水泥凝結(jié)時(shí)間較長的原因之一；摻入鉛鋅污泥是本工程水泥凝結(jié)時(shí)間較長的重要原因。張平對(duì)鉛鋅尾礦作礦化劑對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響進(jìn)行了研究，研究得出：鉛鋅尾礦主要有硫化鋅礦和氧化鋅礦2大類，以ZnO和ZnS為主要成分的鉛鋅尾礦單摻作礦化劑，高溫煅燒時(shí)，摻量低于1%礦化作用不明顯，摻量大于1%使水泥凝結(jié)時(shí)間延緩。但摻入CaF2可以減弱Zn2+對(duì)凝結(jié)時(shí)間延緩的影響，摻入鉛鋅尾礦作礦化劑，宜采用高溫煅燒的工藝措施。（2）砂中細(xì)顆粒含量偏低，根據(jù)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164-2011要求，泵送混凝土用細(xì)集料，0.3mm顆粒含量不宜少于15%。（3）本項(xiàng)目采用的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低、粉煤灰需水量較低、粗細(xì)集料潔凈，導(dǎo)致混凝土達(dá)到相同坍落度時(shí)所需的單位用水量較小，所以，針對(duì)當(dāng)前原材料，水膠比相對(duì)偏高也是混凝土產(chǎn)生滯后泌水的原因之一。2.2解決措施解決混凝土滯后泌水的主要措施有：1）降低混凝土的水膠比，降低混凝土中自由水用量；2）提高粉煤灰摻量、砂率，增加混凝土中細(xì)顆粒用量；3）適當(dāng)增加混凝土的含氣量，用于阻隔混凝土中的泌水通道；4）在外加劑中適當(dāng)增加早強(qiáng)組分，加快混凝土的水化速率；5）在外加劑中適當(dāng)增加增稠組分，增加漿體粘度以降低或緩解骨料、漿體的下沉。混凝土原材料受地域限制且招標(biāo)采購流程復(fù)雜，更換水泥廠家難度大，因此，解決本項(xiàng)目混凝土滯后泌水的技術(shù)措施重點(diǎn)應(yīng)從適當(dāng)調(diào)整混凝土配合比及外加劑組份入手。3混凝土性能調(diào)整研究3.1水膠比對(duì)混凝土性能的影響膠凝材料用量、砂率不變，通過適當(dāng)增加混凝土外加劑摻量，降低混凝土中自由水含量，檢測混凝土的表觀密度、含氣量、壓力泌水率，并將混凝土裝桶靜置，觀察混凝土的滯后泌水性能，研究混凝土水膠比對(duì)混凝土性能的影響，試驗(yàn)情況見表3。通過試驗(yàn)得知，隨著混凝土水膠比的降低，壓力泌水率逐漸減小，滯后泌水量逐漸減少，可有效改善混凝土的滯后泌水。3.2納米晶核早強(qiáng)劑（C-S-H凝膠）對(duì)混凝土性能的影響在4.1的基礎(chǔ)上，水膠比降低至0.34，分別增加外加劑用量10%、20%的納米晶核早強(qiáng)劑（C-S-H凝膠），檢測混凝土的表觀密度、含氣量、壓力泌水率、凝結(jié)時(shí)間，并混凝土裝桶靜置，觀察混凝土的滯后泌水性能，研究混凝土納米晶核早強(qiáng)劑（C-S-H凝膠）對(duì)混凝土性能的影響，試驗(yàn)情況見表4。通過試驗(yàn)得知，摻加納米晶核早強(qiáng)劑（C-S-H凝膠）可縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，可進(jìn)一步降低混凝土滯后泌水風(fēng)險(xiǎn)，提高混凝土早期強(qiáng)度。主要是因?yàn)榧{米晶核早強(qiáng)劑（C-S-H凝膠）富含具有納米結(jié)構(gòu)的無機(jī)微晶與有機(jī)聚合物雜化的顆粒，引入納米粒子，為水化產(chǎn)物提供了了大量的成核晶點(diǎn)，能有效降低水泥水化物結(jié)晶勢壘，有利于水泥水化物結(jié)晶生長，加快水化反應(yīng)速率，促進(jìn)硬化期強(qiáng)度快速發(fā)展。3.3粉煤灰摻量對(duì)混凝土性能的影響為進(jìn)一步改進(jìn)混凝土的出機(jī)性能，在4.2的基礎(chǔ)上，水膠比0.34、摻加20%外加劑用量的納米晶核早強(qiáng)劑（C-S-H凝膠），將粉煤灰摻量由原來的30%提高至40%，查看混凝土的出機(jī)性能狀態(tài)變化，試驗(yàn)情況見表5。通過試驗(yàn)得知，當(dāng)粉煤灰摻量提高至40%后，混凝土包裹性好，提高了混凝土勻質(zhì)性，工作性能得到了改善。主要是因?yàn)榉勖夯揖哂辛己玫男螒B(tài)效應(yīng)，且粉煤灰顆粒粒徑較水泥小、密度均較水泥密度輕，膠凝材料質(zhì)量不變時(shí)，相應(yīng)的提高了細(xì)顆粒的用量及增大了漿體體積。3.4外加劑中引氣組份、增稠組份對(duì)混凝土性能的影響試驗(yàn)4.3混凝土的出機(jī)狀態(tài)良好，且無靜置泌水，但考慮到實(shí)體結(jié)構(gòu)為大結(jié)構(gòu)尺寸振搗施工，粉煤灰摻量較高且坍落度較大時(shí)，可能會(huì)引起混凝土表面浮漿偏厚，同時(shí)，可能會(huì)降低混凝土的抗碳化性能。因此，結(jié)合根據(jù)3.2的分析，決定采用調(diào)整外加劑中引氣組份、增稠組分來調(diào)整混凝土的工作性能。將外加劑中增加纖維素醚0.5%，提高引氣組份0.2%，混凝土性能如表6所示。通過試驗(yàn)得知，適當(dāng)增加外加劑引氣組份、增稠組份，可以改善混凝土漿體粘度，引入的微小氣孔還可以阻斷水向上排出的通道，提高工作性能。了解混凝土工作性能后，成型了混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。5工程應(yīng)用根據(jù)4.4的試驗(yàn)結(jié)果，將水膠比調(diào)整至0.34，外加劑中復(fù)配適量的引氣組份、增稠組份，另外，再增加20%摻量的納米晶核早強(qiáng)劑（C-S-H凝膠），進(jìn)行了后續(xù)試驗(yàn)墩的澆筑及主體結(jié)構(gòu)施工，經(jīng)過施工拆模驗(yàn)證、實(shí)體檢測，混凝土滯后泌水難題得到解決，施工的墩身表面平整光滑，無砂線氣泡等外觀缺陷，回彈強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，如圖6所示。6結(jié)語通過試驗(yàn)研究，可以得出以下結(jié)論。1）降