水下不分散混凝土的应用研究(1)

２００８年第３期（总第２２１期Ｊ Ｎｕｍｂｅｒ３ ｉｎ２００８（Ｔｏ“Ｎｏ．２２１） 混 凝 Ｃｏｎｃｒｅｔｅ 土 实用技术 ＰＲＡＣＴＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 水下不分散混凝土的应用研究 牛季收１’２ （１．平顶山工学院。河南平顶山４６７００１：２．河南天河建设 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 有限公司，河南平顶山４６７０００） 摘要：根据建筑基坑的特点，通过对不分散混凝土各组分对其性能影响的试验 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，获得了一定的试验结果，并进行了应用研究认为： 调整各组分的配合比可配制出高性能的不分散混凝土。为更加广泛的发展和应用水下不分散混凝土积累了经验。 关键词：不分散混凝土；试验；建筑基坑；应用研究 中图分类号：ＴＵ５２８．Ｏｌ 文献标志码：Ａ 文章编号： １００２—３５５０（２００８）０３－０１０７—０４ Ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｎｏｎ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｎ／Ｕ五一ｓｈＯＵｌ?２ （１．Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ ４６７００１，Ｃｈｉｎａ； ２．ＴｉａｎｈｅＢｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ（Ｌｔｄ．），Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ４６７０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ Ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ．ｅａｃｈ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ'ｓ ｅｆｆｅｃｔ Ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆＮＤＣ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘ? ｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｗｉｌｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆＮＤＣ．Ｔｈｉｓ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ（１ｅｖｅｌ— ｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ＮＤＣ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＮＤＣ）；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔ；ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ０ 引言 （４）ＧＢ／Ｔ ５００８０－－－２００２｛普通混凝土拌合物性能试验方法 标准》。 水下不分散混凝土也称为水下浇筑混凝土，是一种可以在水 下浇筑，不会像普通混凝土那样，在水的作用下集料与水泥浆发生 分离的新型混凝土哪。水下不分散混凝土是将以絮凝剂为主的水下 １．２原材料的选用 （１）水泥：采用平顶山天瑞集团水泥有限公司生产的５２．５ 级普通硅酸盐水泥； 、 不分散剂加入到新拌混凝土中，可通过絮凝剂的高分子长链的“桥 （２）集料：平顶山鲁山河砂， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 观密度为２ ６１０ ｋｇ／ｍ３，堆积 架”作用，使拌合物形成稳定的空间柔性网络结构，提高新拌混凝 密度为ｌ ４８０ ｋｇ／ｍ３；平顶山青石山石料厂产的碎石（青石），粒 土的黏聚力，限制新拌混凝土的分散、离析及避免水泥流失回，并能 级５也０ １１１１１１，表观密度为２ ６７０ ｋｇ／ｍ３，堆积密度为Ｉ ４５０ ｋｇ／ｍ３， 在水下自流平、自密实形成优质、均匀的混凝土。但目前主要应用 针片状颗粒含量为１．１％； ? 在水利、海洋等工程领域的水下大体积混凝土的施工，在建筑工程 基坑的施工中应用极少。随着建筑向空间、地下的发展，建筑基坑 的施工越来越复杂，长期以来人们一直采用通过支护和降排水使 基坑的地下水位位于基底以下的敞开式的施工，或采用常规的水 下开底容器法、导管法等尽量减少水与混凝土拌合物的接触措施， 尽管使用这些方法和措施能完成基坑工程的施工和水下混凝土的 浇筑，但存在着经济性差、不能连续施工、施工质量不好等缺点。而 水下不分散混凝土着眼于材料体系本身性质的改善，这种新的施 工方法完全能克服以上常用方法的弊端，在建筑基坑工程中是值 得广泛研究和推广应用的新的技术，其研究的重点是：小浇筑量的 更好的絮凝能力和封底止水的早期承受压力水的性能。 １试验研究 １．１主要试验依据 （３）减水剂：选用萘系高效减水剂，平顶山市神翔化工厂生 产的ＦＤＮ一１型； （４）水：符合ＪＧＪ ６３—２００６《混凝土用水标准》对水的品质 要求。 １．３基本试验 １．３．１絮凝剂的试验 （１）絮凝剂的性能比较 利用水下不分散剂配制水下不分散混凝土，对以下不同分 散剂的性能对比，其性能比较见表ｌ。 结果表明，普通混凝土虽然强度比较高。但抗分散效果差，混 凝土的浊度指标高达５２％。而掺加絮凝剂的混凝土的浊度指标 均≤１０％，流动度有所提高，但强度下降；掺加改性的ＵＷＢ型絮 凝剂配制的混凝土的各项性能指标相对于其他絮凝剂配制的较 好，特别是混凝土的早期强度只比基准混凝土的早期强度下降了 （１）ＤＬｒｒ ５ｌ １７—２０００《水下／ｆｉ分股混凝土试验规程》； １２％，水下不分散混凝土２８ ｄ的强度为３４．６ ＭＰａ，改性的ＵＷＢ （２）ＤＬ／Ｔ ５３３０－－－２００５（水ｌｉ混凝土配合比设计规程》； （３）ＧＢ／Ｔ ２４１９－－－２００５｛水泥胶砂流动度测定方法》； 型絮凝齐Ⅱ可配制强度为Ｃ３０以上的高性能水下不分散混凝土。 （２）外加剂的相容性试验 收稿日期：２００７一１１＿２３ ?１０７? 万方数据 表１水下不分散混凝土的性能比较 从表２中可以看出改性的ＵＷＢ型絮凝剂和ＦＤＮ—ｌ高效 减水剂相容性良好，ｌ ｈ坍落度无损失。 （３）絮凝剂的掺量 对掺量范围在０．５％￣３．５％之间的扩展度变化情况进行研 性产生明显的作用。若细集料偏细，拌合物的黏聚性较大、保水 性好，但有可能增加混凝土的收缩量，产生微裂缝；若细集料偏 粗，则拌合物的保水能力较差。对于水下不分散混凝土来说，Ｍｘ 对扩展度的影响如图３所示，故选择Ｍｘ＝２．７的中砂较为适宜。 究，结果见图ｌ。 皇 芒 魁 噬 ｋ Ｍｘ 絮凝剂掺量／％ 图３细度模数与扩展度的关系 图１ 絮凝剂掺量对于扩展度的影响 １．３．３水灰比对不分散混凝土性能的影响 从图１可以看出，相同的用水量情况下，絮凝剂掺量在 ０．５％也．５％时，流动性随掺量的增加而增大，并在２．５％时达到 最大，当继续加大掺量时，流动性呈下降趋势。 （４）絮凝剂对凝结时间的影响 对不同掺量范围变化所引起的凝结时间的变化影响结果 如图２所示，从图２可以看出，材料体系的凝结时间随掺量的 增加而延长，如果对凝结时间有特殊要求，必须掺加调凝剂。 对于水灰比为０．４０、０．４２的混凝土均无泌水、黏稠、流动性好。 水灰比０Ａ７的混凝土只是稠度稍有降低。水灰比为０．４２最好。 姗 伽 枷 姗 姗 ．皇 目 厘 日目＼憾皑辖越趟壤蜜 瑚 瑚 茁 蛭 爨 ０．３９ ０．４０ ０．４１ ｏ．４２ ｏ．４３ Ｏ．４４ ｏ．４５ 水灰比（ｗ／ｃ） ０．４６ ０．４７ ０．４Ｓ 图４水灰比与坍落度及扩展度的关系曲线 絮凝剂掺量／％ 图２絮凝剂的掺量与凝结时间的关系 １．３．２集料对不分散混凝土性能的影响 集料是混凝土的骨架，只有水泥浆黏附在集料的表面和填 充在集料的孔隙间才能形成流动性极好的混凝土拌合料。粗集 料的尺寸及级配直接影响着孔隙率和拌合料的流动性，采用最 大粒径≤２０ ｍｍ的连续级配的碎石为宜四；细集料的数量和物理 ｔ山＝、憾骥幽辗 状况会直接影响混凝土拌合物的黏聚性。在砂率固定的情况下， “铊加强拍弘弛如勰拍Ｍ毖如嵋仉 ３９ ０．４０ ０．４１ ０．４２ ｏ．４３ ｏ．４４ 水灰比（ｗ／ｃ） ｏ．４５ ０．４６ ０．４７ ０．４８ 细集料的粗细程度（即细度模数Ｍｘ）将对混凝土拌合物的工作 ?１０８? 万方数据 图５水灰比与水下及陆上抗压强度关系曲线 、 ２ 不分散混凝土配合比设计 的组合效能嘲，拌合物的工作性将呈现最佳状态，但也不宜过长。 ２．１技术要求 要 ３应用性能分析 ３．１抗分散性 为测试水下不分散混凝土在水中的抗分散性，测定水下不 分散混凝土和普通混凝土的浊度指标，可将各组混凝土装入一 个多孔（直径２ ｃｍ）圆筒中，放入５０ ｃｍ深水槽中反复提升５次 后测量其重量变化，得到水泥砂浆流失量，并测定ｐＨ值的变 化。试验结果见表４所示。 表４水下不分散混凝土的抗分散性 结果表明，不分散混凝土与基准混凝土相比：浊度指标只 按图６所示程序进。 落度或扩展度的选 定配合强 ｊ 有６．３％，流失量只有０．８％，抗分散效果很好。 ３．２自流平及填充性 水下混凝土由于施工的特殊性，常常不能进行振捣。因此 水下不分散混凝土的自流平和填充性显得非常重要。测混凝土 絮凝剂掺量及流化削掺量的确定Ｉ ＩＷ／Ｃ的确定 拌合物扩展度与时间的关系见图８所示。 ５０ 单位用水、水泥和空气含量的确定 确定砂率Ｉｌ确定单位粗集料用量 确定集料量 ４０ 目３０ 趟 噗２０ 辐 ＩＯ 试样 ０ ｌ ２０ ４０ ６０ ８０ ｌＯＯ １２０ 水下不分散混凝土的配合比 围６配合比设计程序 时间／ｍｉｎ 图８混凝土扩展度与时间的关系 表３水下不分散混凝土配合比 ｋｇ／ｍ３ 由图８可以看出所配制的水下不分散混凝土拌合物黏稠 强、流动性能好、扩展度经时损失低，可缓慢地自动流平和自密 ： 实，填充性好。 ２．４不分散混凝土的配制 不分散混凝土宜采用强制式搅拌机，投料顺序为：粗集料＋ 水一水泥和粉煤灰一ＵｗＢ一河砂，絮凝剂需要一定溶解的时 间，因此，搅拌时间对混凝土拌合物的流动性、黏聚性等影响很 大（如图７）。 ３．３水／陆强度比 在实际的工程应用中，关心的大多是混凝土水下施工时所 能获得的强度，为此进行水下不分散混凝土的水陆强度对比试 验，结果见表５所列。 表５混凝土水／陆强度对比 抗压强度／ＭＰａ    水陆强度比，％ 试件类别      ３ ｄ      ２８ ｄ ｄ 陆地 水中 ４８．４ １２．９－１０  ２７ 水下不分散混凝土 ２１．４ １３．１ ４３．３ ３５．２ ６１ ８１ 由表５可知，水下不分散混凝土具有良好的水中抗分散 性，所以其３ ｄ和２８ ｄ的水陆强度比分别为６１％和８１％，大大 超过基准混凝土的水陆强度比。 ３．４抗渗性 在静水压力１．２ ＭＰａ下恒压２４ ｈ，然后取出试件，测量渗 搅拌时间／ｍｉｎ 囱７搅拌时间对扩展度的影响 保证一定的搅拌时间３ ｒａｉｎ，可以充分发挥絮凝剂与减水剂 透高度。水下不分散混凝土的抗渗试验结果见表６。 由表６可见，由于掺加水下不分散剂后，混凝土的黏聚力 增加，水分不易扩散进入混凝土内部，因而抗渗性能良好。 ?１０９? 万方数据 丽而１Ⅻ；２８ 磊酥磊ｒ——瓦丁可 表６混凝土抗渗性能 其在水下施工中具有一般材料无法比拟的优越性而越来越受人 试件类别 基准混凝土 水下不分散混凝土 ４工程应用 ４．１工程概况 平均渗透高度／ｃｍ ７．８ ｌＯ．７ 们的关注，如何配制在各种工程中应用的不分散混凝土成为时 下研究的热点。为此，我们通过一系列的试验研究配制出了适合 建筑基坑工程特点的水下不分散混凝土，取得了较好的施工效 果，并得出：①不同的絮凝剂的掺量对凝结时间、流动性影响很 大，应越少越好；②水下不分散混凝土的搅拌时间应为３ ｍｉｎ，否 则减水剂的解絮能力不能最大程度的发挥；③细集料的细度模 翠湖工程位于水库旁边，地下室一层。基坑面积为：３ ８００ ｒａ２， 数对水下不分散混凝土拌合物的工作性影响较大。选用Ｍｘ＝２．７ 原设计中主楼基坑挖深５．４ｍ（－６．６ｍ），地质水文概况：本工程土层 主要为含泥砾砂层，地下水位位于自然地面以下：２．４～３．９ｍ，基坑 总涌水量为４ ９５６．７３ ｍ３／ｄ，并与水库水位有较强的联系。 ４．２具体施工 根据工程的实际情况，经过多种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的比较后采用：支护 开挖土方后，水下泵压法浇筑４００ ｍｌｎ厚Ｃ３０不分散混凝土达 到封底止水，最后排水、清底、砌砖胎模，转入正常基础工程施 工的方案。配合比采用上述的配合比，现场试验值见表７。 的中砂较好；④用改性的ＵＷＢ絮凝剂可以配制出较高强度的 （一＞Ｃ３０）、水泥浆流失量只有Ｏ．８％的水下不分散混凝土，完全适 应建筑基坑工程的施工要求。此应用研究为水下不分散混凝土 的更加广泛的推广应用和发展积累了经验。 参考文献： 【１】１朱宏军，程海丽，姜德民．特种混凝土和新型混凝土【Ｍ】一Ｅ京：化学工 业出版社，２００４：３３６－３５４． 表７混凝土现场试验值 【２】ＫＨＡＹＡＴ Ｋ Ｈ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｎｔｉ ｗａｓｈｏｕｔ ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｎ ｆｒｅｓｈ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．ＡＣＩ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９５，９２（２）：１６４—１７２． 【３】周伟。林鲜，张长民，等新型水下不分散混凝土的性能研究叨．大坝 与安全，２００５（６）：４１－４３． 【４】吕子义，周锡蕙，黄淑贞，等．水下不分散混凝土拌合物工作性控制 ４．３施工效果 技术叨．上海交通大学学报，２００５（５）：８２－８５． （１）工期：采用此方案比原先实施的方案提前了４５ ｄ； 【５】５梁志林，张长民，雷敬伟．水下不分散混凝土在三峡工程中的应用［Ｊ】． （２）造价：经过实际测算，节约直接费和间接费共计２００万元； （３）安全：杜绝了安全隐患，减小了对周围建筑的破坏，具 有深远的工程意义； （４）质量：表面比较光滑、平整，现场钻芯取样强度为３３ ＭＰａ， 混凝土，２００６（１２）：７９—８０． 【６】６吕子义．ＳＮ一２减水剂的一个未知功能【Ｊ】．新型建筑材料，１９９６（８）： ３０－３１． 满足设计要求。 ５结论 水下不分散混凝土是近年来开发研制的新型混凝土，由于 ?上接第１０６页 作者简介： 单位地址： 联系电话： 牛季收（１９６５一），男，研究生，现任平顶山工学院副教授，总 工，长期从事于建筑工程技术的教学与研究。 河南平顶山工学院（东院）土木工程系（４６７００１） ０３７５—７８５５１７９ 显的异常。但检测中上述波形基本正常，波幅饱满，经分析，当声波 沿外围钢管传播时，设钢管中声速为５２ ｋｍ／ｓ，则声时值约为 ４９９．８“ｓ，则先剔除其中接近５００Ｉｘｓ的５２个测点，说明该异常声 时值为超声波沿钢管壁传播产生的。敲击管壁产生的空鼓音表明， 这些测点处均存在不同程度的胶结不良现象，基本位于吊杆顶部， 有的位于过浆口位置，依据ＣＥＣＳ２１：２０００规定，超声法不适用于 钢管与混凝土胶结不良的情况，因此上述测点理应剔除。剩余的 ３０个测点声时值为４３０．６－－４５０．４斗ｓ，并不属于超声波沿钢管绕射 的情况，经仔细查看，发现测点处存在定位偏差，导致声时偏大。应 对上述测点进行复测或对测距进行修正后重新判断。 （２）将绕射测点剔除，并对异常的３０个测点复测后，剩余 的９２个测点声时值为３３５．３－３６４．１斗ｓ，波形正常，波幅基本饱 测，有下列体会： （１）方形钢管混凝土检测中，因其截面形状与圆形截面不 同，应考虑截面高宽比对超声波穿透混凝土的影响，布置测点 时应避免造成超声波沿着钢管传播、丧失超声检测的意义。 （２）ＣＥＣＳ ２１：２０００ 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 对钢管混凝土检测的有关规定中。 仅考虑了圆形截面的情况，未考虑方形截面的情况，建议检测 人员根据超声波在钢管、混凝土中传播速度的差别布置测点， 使超声波能有效穿透混凝土，达到检测目的。 （３）对于圆形截面钢管混凝土，当探头定位偏离时，容易造 成漏判；对于方形截面钢管混凝土超声法检测中。当探头定位 偏离时，容易造成误判。检测中应避免探头的偏离。 满，其计算声速值为４．３９—４．７７ ｋｌｌｌ／ｓ，声速平均值为４．５４ ｋｌｌｌ／￥， 参考文献： 声速标准差为０．０７ ｋＩＩｌ，ｓ，而异常值判定系数为２．３０，异常值判 定值为４．３８ ｋｍ／￥，其标准差不大，说明剔除异常测点后检测结 【１】ＣＥＣＳ ２１：２０００，超声法俭、飙４混凝土缺陷技术规程【ｓ】． 果基本正常，未发现异常测点。 ３体会与总结 通过上述对方形钢管混凝土超声法检测的讨论与实际检 ?１１０? 万方数据 作者简介： 单位地址： 联系电话： 陈松０９７０－），男，高级工程师，研究方向：建设工程无损检测。 福州市杨桥中路１６２号福建省建筑科学研究院结构检测 所（３５００２５） １３８０５０１ １２８１