鄧 晴

（惠州市大禹工程質量檢測中心有限公司，廣東 惠州 516001）

現(xiàn)代混凝土，是指摻入多種提升性能的材料合成的混凝土，該類混凝土的配比設計相對較為復雜，需結合材料的多方因素，具有滿足現(xiàn)代建筑應用需求、高強度、高耐久性等特點[1]，因此，在現(xiàn)在的混凝土建筑施工時，主要是以該類混凝土為主[2]。高效減水劑是用于混凝土制備過程中的一種減少摻水量的添加劑，其減水率均在20%以上，可降低水泥的用量，在一定程度上降低了建設成本[3]，并且高效減水劑具有水泥散熱能力，添加減水劑后，可明顯提升水泥混合物的流動性和混凝土的坍落度，在減少用水量的同時，混凝土的工作性能也顯著提升[4]。但是高效減水劑在添加過程中，如果摻量過多，則會導致混凝土發(fā)生泌水現(xiàn)象。為充分掌握高效減水劑在現(xiàn)代混凝土中的應用效果[5]，以水庫大壩工程為例，對高效減水劑在現(xiàn)代混凝土中的應用情況進行相關分析。

1 試驗方法

1.1 工程概況

某水庫大壩治理工程等級為V 等，工程總投資3 631.97 萬元，工程內的主要建筑和次要建筑物的等級，均為5 級。由于該工程包含多個部分的建設內容，現(xiàn)僅以泄洪洞重建中的混凝土應用為例展開分析。

1.2 材料和儀器

1.2.1 試驗材料

（1）該工程使用的水泥為P.O42.5 水泥，其物理性能參數(shù)見表1；細集料細度模數(shù)為2.8，含泥量為1.98%，屬于低堿活性骨料；粗集料為粒徑在5~25 cm 范圍內的碎石，針片狀含量為5.04%，壓碎指標值為3.22%，含泥量為0.75%，屬于連續(xù)級配，同屬于低堿活性骨料；粉煤灰選擇I 級粉煤灰。

表1 P.O42.5 水泥的物理性能

（2）乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚（GPEG3000）、丙烯酸（AA）、異構酯（MA1000）、巰基丙酸（MPA）、雙氧水（H2O2）、異構脂、氫氧化鈉、水。

1.2.2 試驗儀器

試驗和樣本制備所需儀器設備為：混凝土攪拌機、坍落度筒、壓力試驗機、水泥混凝土養(yǎng)護箱、泌水儀。

1.3 樣本制備

1.3.1 減水劑制備

將GPEG3000 和水放入燒杯中，將兩者攪拌均勻后，將AA、MA1000、MPA 加入燒杯中，攪拌均勻后，獲取混合液體A，備用。

重新準備1 個燒杯，將還原劑和水加入燒杯中，將兩者充分攪拌均勻制備混合液體B。

在保證溫度為12℃~14℃之間的情況下，向新的燒杯中加入H2O2，并進行攪拌，持續(xù)時間為5 min；時間達到后采用滴入的方式將A 和B 加入燒杯中，該滴加過程需在1 h 內完成，完全滴入后，液體溫度為26℃~30℃之間，并維持該溫度1 h。將保溫結束后的液體倒入堿液中進行中和處理[6]，使其pH 值在6~7 之間，加入適量的水之后，即可獲取40%固含量聚羧酸高效減水劑。制備完成的減水率性能指標參數(shù)見表2。

表2 減水率性能指標參數(shù)

1.3.2 混凝土樣本制備

將制備完成的聚羧酸高效減水劑和水泥、粗、細骨料等原材料相結合，制備3 種不同高效減水劑摻量的混凝土樣本，分別用G01、G02、G03表示，樣本尺寸為2.0 m×1.5 m×1.2 m，制備配比見表3。

表3 混凝土樣本制備配比

1.4 物理性能測試方法

混凝土測試標準為《混凝土外加劑》（GB 8076-2008）；混凝土性能測試標準為CECS13：2009，測試內容包含抗壓強度、抗折強度以及抗?jié)B性。水泥凈漿坍落度的標準在180~220 mm 之間。

收縮應力計算方法：

水庫大壩在建設時需充分考慮其收縮應力，為分析加入高效減水劑后，現(xiàn)代混凝土的應用性能[7]，采用虛擬載荷法計算G01、G02、G03的收縮應力[8]，基于對混凝土大壩徐變具有較大影響的有效彈性模量Ecsφ進行收縮力的判斷，其計算公式為：

式中：Ec——混凝土的彈性模量；

ΨL——徐變因子；

φ（t，t0）——徐變系數(shù)，

t、t0——分別為計算齡期和加載齡期。

虛擬載荷法進行收縮應力計算時，徐變效應的混凝土大壩面板收縮變形等效應虛擬載荷P0的計算公式為：

式中：εsh（t，τ）——混凝土的收縮應變值，其中τ 表示大壩的鋼梁結合齡期；

Ac——混凝土大壩面板截面面積。充分考慮徐變效應，對混凝土大壩面板的應力進行計算，其公式為：

式中：A0——換算截面面積；

n0，L和I0，L——分別表示Ecsφ的鋼材和混凝土換算彈性模量比值和換算截面慣性矩；

y0和yc——均表示換算距離，前者對應混凝土大壩面至截面形心，后者對應混凝土大壩面上任意點至截面形心。

2 實驗結果分析

2.1 物理性能分析

獲取G01、G02、G03混凝土配比凈漿在不同時間下的坍落度試驗結果以及三種混凝土樣本在不同時間下，抗壓強度、泌水率的結果見表4。

表4 混凝土配比凈漿坍落度試驗結果

分析表4 的測試結果：三種不同高效減水劑摻量的混凝土凈漿和制備樣本，在相同的測試條件下，其坍落度、抗壓強度、泌水率三個指標的結果存在一定差異，其中，樣本G01、G03的凈漿坍落度均存在超過標準范圍的現(xiàn)象，G02樣本的結果滿足應用檢測標準，位于180~220 mm 之間；并且G01的抗壓強度和泌水率性能結果明顯低于G02和G03兩種樣本的性能結果；進一步對比G02和G03樣本的試驗結果得出，兩者的抗壓強度和泌水率性能結果差距較小，同時結合坍落度的結果，確定G02樣本的性能最佳，因此，結合試驗工程的使用需求和使用環(huán)境，選擇G02樣本的配比作為最后應用方案。

2.2 收縮應力分析

為分析G01、G02、G03混凝土配比樣本在應用過程中的收縮應力情況，獲取3 種樣本在不同的載荷作用下，樣本的上緣和下緣的收縮應力結果見圖2。

圖2 樣本上緣和下緣的收縮應力結果

分析圖2 測試結果可知：G01、G02、G03三種樣本在受到相同載荷作用時，收縮應力發(fā)生不同程度的變化，按照相關標準判斷，G01、G03收縮應力變化幅度較大，超過應用標準范圍；G02的收縮應力在2~5 MPa 之間，滿足應用標準。

3 結論

為滿足工程和建筑使用要求，對現(xiàn)代混凝土的性能提出了不同的較高需求，所以混凝土配比需以其應用性能作為首要衡量指標。減水劑作為提升混凝土性能的一種常見添加劑，具有較好的應用效果，但是其摻入量直接影響混凝土的性能與工程質量。通過對不同高效減水劑摻量下混凝土的性能分析，設定最佳高效減水率配比，確保了混凝土的使用性能，可為相關工程建設提供一定參考依據(jù)。