盧代權(quán)

抗硫酸鹽混凝土在引黃入冀補淀工程中的應用

盧代權(quán)

Kang liu suan yan hun ning tu zai yin huang ru ji bu dian gong cheng zhong de ying yong

抗硫酸鹽混凝土配合比設計和施工過程中，因?qū)κ喾蹞搅考捌湫再|(zhì)認識不足，造成了該類材料固化成型產(chǎn)生氣泡的質(zhì)量缺陷。通過深入細致的調(diào)查研究，付諸實踐進行大量試驗，找到了解決抗硫酸鹽混凝土內(nèi)實外光的辦法，提出了解決該技術難題的關鍵措施和方法，取得了抗硫酸鹽混凝土施工的成功經(jīng)驗，本項目的處理僅供處理其它類似工程參考，并針對實際情況予以完善。

一、工程概況

引黃入冀補淀工程是在保障河南、河北沿線部分地區(qū)農(nóng)業(yè)用水的前提下，為白洋淀實施生態(tài)補水的大型水利工程，沿線受水區(qū)灌溉面積465.1萬畝（河南193.1萬畝，河北272萬畝），輸水渠道總長482km。河南段施工第二標段跨濮陽縣、濮陽市華龍區(qū)、濮陽市高新區(qū)、清豐縣兩縣兩區(qū)，起點位于河南省濮陽縣子岸鄉(xiāng)，終點為清豐縣省界衛(wèi)河倒虹吸進口。渠線范圍25+000～32+400、32+800～2+500，全長57.1km。渠道根據(jù)斷面挖填型式可分為：半挖半填式和全挖方式兩種。

金堤河倒虹吸為引黃入冀補淀工程總干渠穿越金堤河交叉建筑物，進口樁號29+500.4，出口樁號29+778.4，總長度278m。管身長度196m。進口閘室段長12m，漸變段長26m；出口閘室段長12m，漸變段32m。采用箱型結(jié)構(gòu)，一聯(lián)三孔，單孔斷面尺寸3.6×3.8m（寬×高）。本標段地下水屬潛水，主要儲存于第四系粉質(zhì)壤土、砂壤土和粉細砂孔隙中，地下水埋深有南向北逐漸變深，金堤河與黃河之間地帶地下水埋深2.25～7.2m，地下水位高程為57.87～49.15m，渠水具弱腐蝕性，為解決水的腐蝕性，本結(jié)構(gòu)混凝土采用了抗硫酸鹽混凝土。

二、混凝土主要施工方案

倒虹吸混凝土依照先進行底板澆筑，然后澆筑側(cè)墻，最后進行頂板澆筑的施工順序進行。為了避免底板與側(cè)墻的折角處產(chǎn)生裂縫，要求底板澆筑時側(cè)墻要同時澆筑至下掖角以上的起始層。

混凝土采用臺階法或斜層法分層（根據(jù)氣溫變化選用）澆筑方式施工。入倉混凝土及時平倉，倉內(nèi)粗骨料聚集時，均勻攤鋪于砂漿較多處，不得用水泥砂漿覆蓋，以免造成內(nèi)部蜂窩。墻體澆筑時，采用同步澆筑方式，以免出現(xiàn)模板整體受力不均偏移，要求墻體均勻受料，保證混凝土面同步上升，控制混凝土側(cè)壓力，避免崩模。

振搗器選用變頻插入式，對有止水的地方適當延長振搗時間。水平止水帶在止水帶下部混凝土填滿后才進行上部澆筑，施工時現(xiàn)場設專人看護。垂直止水帶兩邊同時受料，避免出現(xiàn)止水帶扭曲、歪斜和位移。振搗棒的插入深度，在振搗第一層砼時，以振搗器頭部不碰到基巖或老砼面，但相距不超過5cm為宜。振搗時間以砼不再顯著下沉、水分和氣泡不再逸出并開始泛漿為準。振搗器的插入間距控制在振搗器有效作用半徑 1.5倍以內(nèi)。振搗砼時嚴防漏振現(xiàn)象的發(fā)生，同時避免振搗過度，對下掖角處的澆筑模板外側(cè)設附著式振搗器，振搗操作嚴格遵循施工規(guī)范要求。

三、研究課題的提出

金堤河倒虹吸工程為新建穿渠構(gòu)筑物，要求混凝土采用抗硫酸鹽水泥拌制，以滿足構(gòu)筑物抗腐蝕的作用。抗硫酸鹽混凝土因內(nèi)摻石膏粉，混凝土拌制和澆筑成型過程中，因混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡無法排除，影響工程施工

質(zhì)量，致使工程施工嚴重受阻。為此，業(yè)主要求施工單位組織技術研究和攻關，現(xiàn)場經(jīng)過10余次配合比調(diào)整并模擬澆筑，但處理效果收效甚微。試驗過程中存在的問題及處理難度主要有以下幾個方面：

1.混凝土拌制后，砂漿粘度明顯大于普通混凝土，混凝土流動度和擴展度偏小，混凝土振搗難度加大，采取常規(guī)振搗方法達不到密實要求；加強振搗后，不僅達不到密實要求，而且還造成過振影響混凝土強度。

2.混凝土在振搗過程中，氣泡由混凝土內(nèi)部上升到混凝土表面后，因氣泡表面張力大，需人工輔助破裂，增加了施工難度和成本，且施工質(zhì)量不能得到保證。

3.混凝土拌制后極易產(chǎn)生“假凝”形象，拌制后靜置5～10min后，混凝土塌落度損失約6cm，嚴重影響泵送混凝土施工速度。

4.倒虹吸底板腋角部位澆筑混凝土時，因人工輔助引氣困難，經(jīng)數(shù)次工藝改進后，混凝土成型仍存在大量的氣泡和水泡，嚴重影響混凝土外觀質(zhì)量。

四、項目的技術原理和關鍵技術

1.工藝方法選擇

抗硫酸鹽混凝土受水泥內(nèi)摻石膏的影響，混凝土拌制后塌落度損失過大，影響泵送混凝土施工進度，泵送過程中極易堵管，易形成倉面冷縫，造成質(zhì)量事故。為緩解混凝土拌制后塌落度損失的影響，在混凝土拌制時，調(diào)整投料順序和拌合時間。即先拌制成水泥漿或水泥砂漿（2min），使水泥中的石膏粉充分吸水膨化，然后再加入中、小石，再拌制1min，使混凝土中砂漿“假凝”的現(xiàn)象變成經(jīng)過膨化的“絮凝”現(xiàn)象，從而達到降低砂漿粘度的目的。

2.材料及配合比選擇

抗硫酸鹽混凝土拌制時，因水泥內(nèi)摻石膏粉的影響，水泥漿形成時石膏粉大量吸水膨化，因此，保證混凝土拌制時一定的水量成為關鍵，為此，提出了將原配合比中的聚羧酸減水劑調(diào)整為普通奈系高效減水劑的設想。金堤河倒虹吸工程砂石骨料為當?shù)厣a(chǎn)，人工砂、混凝土中粗骨料石粉含量、含泥量波動幅度較大，且聚羧酸減水劑對其敏感度較強，因此調(diào)整配合比中減水劑成為配合比設計中的必然選擇。

3.模板材料選擇

混凝土的外觀質(zhì)量和模板材料有密不可分的關系，所以在這種多氣泡混凝土施工中如何選擇模板材料尤為關鍵，尤其是倒虹吸底板腋角部位?；炷镣杆０宀际且环N應用于建筑工程的新型建筑材料，模板布的結(jié)構(gòu)分為表層、中間層、黏附層，混凝土透水模板布的工作原理：澆注混凝土后，在混凝土內(nèi)部壓力、混凝土透水模板布的毛細作用及震搗棒等共同作用下，混凝土中的氣泡以及部分游離的水分由混凝土內(nèi)部向表面遷移，并可通過混凝土透水模板布中間層排出，它不僅能消除混凝土表面的氣泡、砂線、砂斑等混凝土質(zhì)量通病，從而使混凝土形成致密表面，提高混凝土表觀質(zhì)量；而且能進一步提高混凝土性能，改善混凝土耐久性（防止碳化、減少氯離子滲透），提高混凝土耐磨性、抗凍性、和表面抗拉強度。因此在本工程中采用了此種技術。

五、研究應用

1.通過分析石膏粉水化后擴展度減小，聚羧酸減水劑在拌合物中受細骨料石粉含量及含泥量影響，拌合物拌制后快速塌損的反應機理，提出了調(diào)整抗硫酸鹽混凝土配比的設想和改變拌合料投料順序的試驗方案，并經(jīng)過現(xiàn)場工藝模擬試驗進行了驗證和論證。

2.傳統(tǒng)石膏粉類漿材采用植物油類和乳化劑進行消泡時，因混凝土中水泥的反應致使?jié){材粘度加大，造成混凝土振搗工作量加大，且不易振搗密實。通過對其提前膨化，使之達到“絮化”的目的，減小了該類材料固化成型因膨化反應產(chǎn)生的“假凝”影響，從而減小其固化成型過程中成模缺陷，為解決類似問題的施工，提供了可借鑒的經(jīng)驗。

3.通過調(diào)整抗硫酸鹽混凝土配合比和投料順序后，拌制的混凝土通過振搗，內(nèi)部氣泡能全部排出和破裂，改變了按原配比設計拌制混凝土時，其內(nèi)部大量如雞蛋大小的氣泡仍不能破裂的現(xiàn)象，減小了氣泡的表面張力，混凝土的性能得到了優(yōu)化，為類似工程施工提供了新的途徑。

4.混凝土透水模板布在本工程得到了很好的應用，并產(chǎn)生了以下效果：

（1）可以有效減少構(gòu)件表面混凝土的氣泡，使混凝土更加致密；

（2）可以使混凝土中的部分水分排出而水泥顆粒留在混凝土到頭面，導致數(shù)毫米深的混凝土表面水膠比顯著降低；

（3）使構(gòu)件表面形成一層富含水化硅酸鈣的致密硬化層。大大提高混凝土表面硬度，耐磨性、抗裂強度、搞凍性，使混凝土的滲透性、碳化深度和氯化物擴散系數(shù)也顯著降低；

（4）減少了混凝土內(nèi)部與外辦交換物質(zhì)的可能，從而提高了構(gòu)件的耐久性；

（5）混凝土透水模板布具有均勻分布的孔隙，水能通過滲透和毛細作用經(jīng)透水模板均勻排出，不形成聚集，這樣有效減少砂斑、砂線等混凝土表面缺陷的產(chǎn)生。

（6）混凝土透水模板布的保水作用，為混凝土養(yǎng)護提供了一個良好的條件，減少了細微裂縫的產(chǎn)生。

六、結(jié)語

通過理論與工程實際應用，采用改變混凝土投料順序的辦法，以及在特殊部位利用模板布的工藝，能夠解決抗硫酸鹽混凝土產(chǎn)生氣泡影響工程質(zhì)量的問題，達到了混凝土內(nèi)實外光的效果，有效保證了項目的順利進行。

（作者單位：中國水利水電第十一工程局有限公司 ）