□孟慶亮（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

消除抗硫酸鹽混凝土氣泡技術(shù)研究

□孟慶亮（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司）

抗硫酸鹽混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，因水泥內(nèi)摻石膏粉后拌制的混凝土砂漿濃度過(guò)大，混凝土內(nèi)的氣泡在振搗過(guò)程中難以破裂，造成混凝土固化成型后混凝土外觀及內(nèi)部產(chǎn)生氣泡等質(zhì)量缺陷。文章通過(guò)深入細(xì)致的調(diào)查研究，提出了解決抗硫酸鹽混凝土配合比設(shè)計(jì)缺陷的原因，并以此制定改進(jìn)混凝土配比及拌制的措施，通過(guò)實(shí)踐進(jìn)行大膽試驗(yàn)，取得了解決該技術(shù)難題的關(guān)鍵措施和方法，為其它類(lèi)似工程提供了優(yōu)化抗硫酸鹽混凝土施工的經(jīng)驗(yàn)。

抗硫酸鹽混凝土；配合比設(shè)計(jì)；氣泡

1 工程概況

引黃入冀補(bǔ)淀工程主要向河南、河北沿線部分地區(qū)農(nóng)業(yè)（河南省4.25萬(wàn)hm2、河北省18.13萬(wàn)hm2）供水，緩解沿線地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉缺水及地下水超采狀況，為白洋淀實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水。工程主輸水線路總長(zhǎng)482 km，其中河南濮陽(yáng)段長(zhǎng)86 km，工程自渠村新、老引黃閘引水，經(jīng)1號(hào)樞紐分流入南湖干渠后匯入第三濮清南干渠，沿第三濮清南干渠至金堤河倒虹吸，經(jīng)皇甫閘、順河閘、范石村閘，走第三濮清南西支至陽(yáng)邵節(jié)制閘向西北，至清豐縣蘇堤村穿衛(wèi)河入河北省邯鄲市的東風(fēng)渠。引黃渠首設(shè)計(jì)最大引水量12.30億m3，其中河南引水量為3.30億m3，河北引水量9億m3；引黃入冀補(bǔ)淀輸水總干渠渠首設(shè)計(jì)最大引水量10.17億m3，其中河南設(shè)計(jì)引水量1.17億m3，河北設(shè)計(jì)引水量9億m3。渠村新、老引黃閘總引水設(shè)計(jì)流量150 m3/s，引黃入冀補(bǔ)淀輸水總干渠渠首設(shè)計(jì)流量100 m3/s。

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?？沽蛩猁}混凝土因水泥內(nèi)摻石膏粉，混凝土拌制和澆筑成型過(guò)程中，內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡無(wú)法排除，影響工程施工質(zhì)量，致使工程施工嚴(yán)重受阻。為此，局技術(shù)質(zhì)量部與項(xiàng)目部聯(lián)合組織課題小組進(jìn)行了消除抗硫酸鹽混凝土氣泡技術(shù)研究。

2 存在問(wèn)題

為保證抗硫酸鹽混凝土正常施工，項(xiàng)目部分別采用人工砂、河砂進(jìn)行了混凝土拌制及脫模試驗(yàn)；采取奈系或聚羧酸減水劑進(jìn)行混凝土拌制及脫模試難；并摻加消泡劑等試圖改變混凝土和易性及工作性能，但經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)10余次配合比調(diào)整并模擬澆筑，氣泡仍然大量存在，改進(jìn)措施收效甚微。通過(guò)觀察試驗(yàn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題及處理難度主要有4個(gè)方面。

2.1 混凝土振搗難度大

混凝土拌制后，砂漿粘度明顯大于普通混凝土，混凝土流動(dòng)度和擴(kuò)展度偏?。换炷琳駬v難度加大：按照常規(guī)振搗方法振搗時(shí)，混凝土內(nèi)部氣泡能上升至混凝土表面，但氣泡不破裂，加長(zhǎng)振搗時(shí)間后，混凝土內(nèi)部仍然有氣泡返出，難以達(dá)到密實(shí)要求；采取過(guò)振措施，不僅達(dá)不到密實(shí)要求，而且還造成了過(guò)振影響混凝土強(qiáng)度的質(zhì)量缺陷。

2.2 施工難度大，施工質(zhì)量不能得到保證

混凝土在振搗過(guò)程中，常規(guī)混凝土施工中反應(yīng)的氣泡現(xiàn)象在此表現(xiàn)為明顯的“漿泡”現(xiàn)象，其“漿泡”由混凝土內(nèi)部上升到混凝土表面后，因漿泡表面張力大，需人工輔助破裂，不僅增加了施工難度和成本，而且施工質(zhì)量不能得到保證。

2.3 影響泵送混凝土施工速度

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

2.4 影響混凝土外觀質(zhì)量

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

3 工藝改進(jìn)措施及應(yīng)用

3.1 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(guò)大，影響泵送混凝土施工進(jìn)度，泵送過(guò)程中極易堵管，易形成倉(cāng)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(shí)，調(diào)整投料順序和拌合時(shí)間。即先拌制成水泥漿或水泥砂漿(2 min)，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(guò)膨化的“絮凝”現(xiàn)象，從而達(dá)到降低砂漿粘度的目的。

3.2 材料及配合比選擇

抗硫酸鹽混凝土拌制時(shí)，因水泥內(nèi)摻石膏粉的影響，水泥漿形成時(shí)石膏粉大量吸水膨化，因此，保證混凝土拌制時(shí)一定的水量成為關(guān)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改進(jìn)措施。

3.3 調(diào)整配合比中減水劑

本工程金堤河倒虹吸工程使用的砂石骨料為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)，人工砂、混凝土中粗骨料石粉含量、含泥量波動(dòng)幅度較大，且聚羧酸減水劑對(duì)其具有較強(qiáng)的敏感度，因此調(diào)整配合比中減水劑成為配合比設(shè)計(jì)中的必然選擇。

3.4 混凝土配合比研究

采取的混凝土等級(jí)及種類(lèi)∶C30W6F150泵送；坍落度140～160 mm；含氣4.50%～5.50%；骨料最大粒徑40 mm。聚羧酸減水劑配合比調(diào)整為奈系減水劑配合比，并以此進(jìn)行混凝土施工試驗(yàn)對(duì)比，并優(yōu)化混凝土施工配合比。配比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 混凝土配合比結(jié)果表

4 達(dá)到效果

通過(guò)分析石膏粉水化后擴(kuò)展度減小，聚羧酸減水劑在拌合物中受細(xì)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(yīng)機(jī)理，提出了調(diào)整抗硫酸鹽混凝土配比的設(shè)想和改變拌合料投料順序的試驗(yàn)方案，并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝模擬試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證和論證。

4.1 消除了混凝土“假凝”的影響

傳統(tǒng)石膏粉類(lèi)漿材采用植物油類(lèi)和乳化劑進(jìn)行消泡時(shí)，因混凝土中水泥的反應(yīng)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(shí)。通過(guò)對(duì)其提前膨化，使之達(dá)到“絮化”的目的，減小了該類(lèi)材料固化成型因膨化反應(yīng)產(chǎn)生的“假凝”影響，為解決類(lèi)似問(wèn)題的施工，提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

4.2 提出了對(duì)石膏類(lèi)材料提前“絮化”的觀點(diǎn)

對(duì)石膏類(lèi)材料進(jìn)行提前膨化使之達(dá)到“絮化”的目的，從而減小其固化成型過(guò)程中成模缺陷，未見(jiàn)相關(guān)資料報(bào)道，為該工程施工處理首創(chuàng)。

4.3 減小了氣泡的表面張力，混凝土的性能得到了優(yōu)化

通過(guò)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(guò)振搗，內(nèi)部氣泡能全部排出和破裂，改變了原配比設(shè)計(jì)拌制混凝土?xí)r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(lèi)似工程施工提供了新的途徑。

4.4 減少混凝土振搗時(shí)的流動(dòng)度，便于混凝土內(nèi)部氣泡排出

進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)觀察箱涵倒角部位混凝土振搗觀察，發(fā)現(xiàn)該部位混凝土振搗時(shí)呈流動(dòng)狀態(tài)，不能有效排除混凝土內(nèi)氣泡，提出了在倒角部位澆筑上層第一層混凝土?xí)r，混凝土入倉(cāng)后先靜置1-2小時(shí)，待混凝土振搗時(shí)，混凝土下沉速度呈徐變狀態(tài)時(shí)振搗的方案和時(shí)機(jī)，保證了倒角部位振搗時(shí)，混凝土內(nèi)部氣泡的排出。

4.5 采取模板布輔助混凝土成型，達(dá)到吸水、消泡的目的

在箱涵倒角部位混凝土澆筑前，對(duì)成型表面的鋼模采取外包模板布的措施，混凝土固化時(shí)，可達(dá)到吸水、消泡的目的，并可達(dá)到混凝土固化后的保濕效果。

5 小結(jié)

文章從抗硫酸鹽混凝土配合比分析入手，結(jié)合混凝土原材料在其他工程實(shí)踐中所反應(yīng)的工程特性，采取延時(shí)攪拌內(nèi)摻石膏粉水泥砂漿后投骨料的拌合順序，減少了混凝土成型時(shí)的水滯后反應(yīng)現(xiàn)象，改變了按正常投料順序拌制混凝土?xí)r，振搗過(guò)程中砂漿濃度過(guò)大，混凝土內(nèi)排出的漿液不易破裂的局面。同時(shí)，通過(guò)調(diào)整混凝土配合比外加劑，消除了聚羧酸受混凝土骨料所含粉粒及水泥內(nèi)摻石膏粉的影響，使混凝土拌制完成后的“假凝”現(xiàn)象影響混凝土的可泵性及工作性能得以消除，使抗硫酸鹽混凝土的工作性能達(dá)到了普通混凝土的標(biāo)準(zhǔn)，從而使抗硫酸鹽混凝土成型可采取常規(guī)手段消除氣泡。該抗硫酸鹽混凝土氣泡技術(shù)簡(jiǎn)單可行，可作為其他工程借鑒。

（責(zé)任編輯：趙 鑫）

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1673-8853（2016）10-0095-02

2016-08-08