聚羧酸系高效減水劑在南水北調保定漕河段工程中的應用

摘要：目前，在眾多系列的減水劑中，具有梳形分子結構的聚羧酸類減水劑具有分散性強，混凝土坍落度損失小等優(yōu)越特性，是國內外化學外加劑研究與開發(fā)的熱點。CS-SP1型第三代聚羧酸高效減水劑由于其具有高減水率、低水化熱、低收縮且自身氯離子含量和堿含量低等優(yōu)異性能被應用于南水北調保定漕河段工程中。本文主要介紹了CS-SP1型超塑化劑在南水北調保定漕河段工程中以高減水率、高性能、低收縮為主要技術指標的水工大體積薄壁混凝土中的應用。

 

關鍵詞：聚羧酸系、減水劑、抗裂、水工高性能混凝土

 

 

Xia Yi¹,Ju Kecheng², Zhen Jian¹,Zhang Yuan¹

 

(1.    CS Chemical (Shanghai) Co.,Ltd, Shanghai 200040;2 No. 4 Institute of China Water Conservancy & Hydropower Xining 810000)

(2.     

Abstract: At present, polycarboxylate water reducing agents with the carboxyl molecule structure are superior to other water reducing agents and features as: high dispersibility and mall concrete slump loss, therefore they are the hot products searched by all the R&D institutes home and abroad. The third generation of polycarboxylate high performance water reducing agent, CS-SP1, features with high water reducing rate, low hydration heat and low contraction, besides these advantages, low chloride ion and alkali content of CS-SP1 can also be applied in Caohe reach of Baoding in project to divert water from the Yangtze River to north China. Herein we mainly introduce the application of superplasticizer CS-SP1 in the hydraulic structure of mass concrete in this project, the major technical indicators are high water reducing rate, high performance and low contraction.

Key words: polycarboxylate, water reducing agent, anti-crack, high performance hydraulic structure concrete.

 

1         工程概況

      南水北調中線總干渠漕河渡槽段是南水北調中線京石段應及供水工程的重要組成部分，是南水北調中線工程總干渠上的一座大型交叉建筑物。工程位于河北省滿城縣城西約9公里的神星鎮(zhèn)與荊山村之間，距保定市約30公里。

      工程所在區(qū)域為暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)，漕河干渠線路總長9319.7m，渡槽全長2300m，設計流量125m³/s，加大流量150 m³/s，地震設計烈度為6度，渡槽的建筑物等級為I級。該段工程由進口段、進口連接段、漕身段組成。渡槽槽身為大體積薄壁結構，多側墻段為三漕一聯(lián)簡支結構預應力混凝土，具有跨度大、結構薄、級配小、等級高的優(yōu)點，最大單跨長度30m，底寬20.6m，底板厚50m；漕河渡槽為大體積薄壁結構，采用C₂₈50F200W6高性能混凝土施工，槽身鋼筋密，采用最大骨料粒徑25mm的骨料。

      該項工程具有兩個特點：1.使用高性能混凝土，2部位為水工大體積薄壁結構。防止混凝土的收縮開裂技術為該工程的主要技術目標。

 

2.1  水泥：河北太行P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，比表面積371m²/kg，密度3.09g/cm³，初凝1h:58min，終凝3h:03min；抗壓強度：39.6MPa/3d，71.4MPa/28d；抗折強度：6.6MPa/3d，9.2MPa/28d；水化熱：272kJ/kg（3d），314kJ/kg（28d）。

2.2  粉煤灰：河北微水II級粉煤灰，細度9.7%，需水量比96%，密度2.14 g/cm³，燒失量2.95%，堿含量0.79%，SO₃含量0.32%。

2.3  硅粉：青海山川硅粉，密度2.27 g/cm³，粒度0.2-0.4μm，燒失量2.2%，堿含量2.2%，SO₃含量1.28%。

2.4  砂：漕河天然砂，細度模數(shù)2.73，屬中砂，連續(xù)級配，砂子表觀密度2700kg/m³，堆積密度1560kg/m³，空隙率42%，含泥量0.9%，SO₃含量0.02%。

2.5  石子：葛洲壩集團生產(chǎn)的槽身人工碎石，按粒徑5-10mm: 粒經(jīng)10-25mm=30: 70的比例進行摻配，配成5-25mm連續(xù)級配。表觀密度2710kg/m³，堆積密度1540kg/m³，空隙率43%，針片狀含量1.9%，含泥量0.6%。

2.6  外加劑：淘正化工（上海）有限公司生產(chǎn)的CS-SP1型聚羧酸系高效減水劑，固含量31%，密度1.086g/cm³，Cl^-含量0.01%，SO₃含量0.76%，堿含量1.62%，含氣量1.9%，減水率30.6%。石家莊市中偉建材有限公司生產(chǎn)的DH9A引氣劑。

2.7  纖維：華神聚丙烯纖維。

2.8  水：自來水。

 

3.1  該砼為南水北調中線京石應急供水工程漕河渡槽C50高性能薄壁結構混凝土，主要技術指標性能如下：

（1）工作性能；新拌混凝土出機坍落度180-220mm，15min坍落度不低于180mm。初凝時間不低于10h，含氣量控制在4.0±1.0%。

（2）力學性能：滿足《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2001）C50高性能混凝土配制設計強度59.1MPa，彈性模量≥3.45×10⁴MPa。

（3）耐久性能：抗凍等級≥F200，抗?jié)B等級≥W8，干縮變形≤350×10^-6。

3.2  水工高性能薄壁混凝土配合比設計路線：

 

   根據(jù)《漕河渡槽C50混凝土配合比試驗大綱》和《對<關于II標段渡槽C50混凝土配合比的報告>的批復意見》中的要求，外加劑選用石家莊某公司的GK系列外加劑和江蘇某公司的JM系列外加劑進行試驗；另根據(jù)高性能混凝土的特點，選用了堿含量低且具有抗裂性能的淘正化工（上海）有限公司生產(chǎn)的CS-SP1型聚羧酸系高效減水劑進行實驗。

4.1 外加劑勻質性

      外加劑勻質性檢驗結果見表1-1。

4.2 摻外加劑混凝土性能試驗

      摻外加劑混凝土性能試驗結果見表1-2、表1-3。

5.3 混凝土力學性能

    見表2-3

    從混凝土力學性能上來看，三組配合比表現(xiàn)的混凝土力學性能均能滿足施工設計的要求。

5.4 混凝土收縮性能

見表2-4

      根據(jù)混凝土收縮的試驗結果：第二組配合比的28d干縮率明顯要低于其它兩組，這對混凝土的收縮抗裂性能有較大的意義。

表2-3 混凝土力學性能

 

表2-4 混凝土收縮性能

 

      從設計指標上來看，前兩組配合比的試驗結果均滿足設計要求。其中，第二種方案與第一種相比，減少了高性能混凝土整體膠凝材料用量，這與第三代聚羧酸系高效減水劑CS-SP1的高減水率、高增強效果及水泥較高的富余強度是分不開的。第三種單摻粉煤灰的高性能混凝土設計方案的混凝土圓環(huán)抗裂試驗結果最差，且拌合物工作性能很差。表現(xiàn)為拌合物粘稠、粘地板、泌水泌漿、表面氣泡大量上浮，粉煤灰飄逸，骨料下沉，混凝土分離。因此綜合各項技術指標，最終確定采用第二種方案作為施工配合比。