高大墩身混凝土滯后泌水改進措施

高大墩身混凝土滯后泌水改進措施某橋梁工程墩身結(jié)構(gòu)尺寸大、墩身高度高，混凝土強度等級為C35，屬于高大墩身混凝土，外觀質(zhì)量要求高。高大墩身混凝土要求混凝土水化溫升低、凝結(jié)時間長、泌水性能要求高，通常采用大摻量礦物摻合料、緩凝型高性能減水劑等技術(shù)；根據(jù)混凝土耐久性相關(guān)規(guī)定，C35混凝土最大膠凝材料應小于400kg/m3，給高大墩身混凝土施工質(zhì)量控制提出了較高要求，該工程在進行墩身工藝試驗過程中，出現(xiàn)了混凝土澆筑完成4～5小時后混凝土表面冒泡的滯后泌水，混凝土表層出現(xiàn)漂黑、漂油、冒泡、泌水等現(xiàn)象，模板拆除后混凝土表面存在泌水砂線等外觀缺陷，給技術(shù)人員對混凝土質(zhì)量控制帶來了極大困題。1混凝土原材料及配合比（1）水泥。福建安砂建福P·O42.5水泥，比表面積310kg/㎡，3天強度25.2MPa，28天強度48.6MPa。標準稠度24.6%，堿含量0.52%，初凝時間215min，終凝時間267min。（2）粉煤灰。中國國電諫壁電廠的I級灰，細度7.8%，需水量比92%，燒失量2.8%，堿含量0.5%，游離氧化鈣0.45%。（3）細骨料。閩江河砂，中砂，細度模數(shù)2.6，含泥量0.6%，泥塊含量0.0%，0.3mm顆粒含量8.3%。（4）粗骨料。5～25mm連續(xù)級配碎石，含泥量0.3%，泥塊含量0.1%，針片狀顆粒含量3%，壓碎值5%。（5）外加劑。江蘇奧萊特新材料股份有限公司緩凝型高性能減水劑，減水率27%，含氣量2.6%，凝結(jié)時間差（初凝+120min，終凝+105min），抗壓強度比7d為143%、28d為136%。江蘇奧萊特新材料股份有限公司晶核早強劑（CSH），固含22wt%。（6）混凝土配合比。墩身混凝土配合比參數(shù)及性能指標分別如表1、2所示，混凝土狀態(tài)如圖1所示。2原因分析及解決措施2.1原因分析混凝土泌水是指混凝土在運輸、泵送、振搗及靜置過程中出現(xiàn)集料和水分分離的現(xiàn)象；產(chǎn)生混凝土泌水的主要原因有：1）水膠比過大外加劑摻量過多；2）水泥凝結(jié)時間長、比表面積小、中細顆粒含量少；3）細集料偏粗或級配不合理；4）外加劑儲存和選用不合理；5）振搗過度。混凝土澆筑完成后表面冒泡的滯后泌水，與普通混凝土泌水相比，具有隱蔽性，危害性更大，產(chǎn)生的原因主要有自由水過量、混凝土凝結(jié)時間較長、水化速率低、壓力泌水率高，隨著混凝土中骨料、漿體的下沉密實，自由水從混凝土拌合物中溢出。根據(jù)本項目原材料特點，產(chǎn)生混凝土滯后泌水的具體原因分析如下：（1）水泥：與常規(guī)水泥相比，本工程水泥標準稠度用水量低，凝結(jié)時間較長，導致混凝土水化速率偏低，在減水劑未摻入緩凝成分的情況下混凝土的凝結(jié)時間已達6～8h。經(jīng)調(diào)研分析，該水泥的熟料組成大致如下：C3S約45%，C2S約29%，C3A約6%，C4AF約20%混合材中摻有煤矸石約4%、石灰石粉約4%（含氟化鈣0.3%，俗稱螢石），鉛鋅污泥約2%。水泥熟料的C3S含量較常規(guī)水泥較低是水泥凝結(jié)時間較長的原因之一；摻入鉛鋅污泥是本工程水泥凝結(jié)時間較長的重要原因。張平對鉛鋅尾礦作礦化劑對水泥凝結(jié)時間的影響進行了研究，研究得出：鉛鋅尾礦主要有硫化鋅礦和氧化鋅礦2大類，以ZnO和ZnS為主要成分的鉛鋅尾礦單摻作礦化劑，高溫煅燒時，摻量低于1%礦化作用不明顯，摻量大于1%使水泥凝結(jié)時間延緩。但摻入CaF2可以減弱Zn2+對凝結(jié)時間延緩的影響，摻入鉛鋅尾礦作礦化劑，宜采用高溫煅燒的工藝措施。（2）砂中細顆粒含量偏低，根據(jù)《混凝土質(zhì)量控制標準》GB50164-2011要求，泵送混凝土用細集料，0.3mm顆粒含量不宜少于15%。（3）本項目采用的水泥標準稠度用水量低、粉煤灰需水量較低、粗細集料潔凈，導致混凝土達到相同坍落度時所需的單位用水量較小，所以，針對當前原材料，水膠比相對偏高也是混凝土產(chǎn)生滯后泌水的原因之一。2.2解決措施解決混凝土滯后泌水的主要措施有：1）降低混凝土的水膠比，降低混凝土中自由水用量；2）提高粉煤灰摻量、砂率，增加混凝土中細顆粒用量；3）適當增加混凝土的含氣量，用于阻隔混凝土中的泌水通道；4）在外加劑中適當增加早強組分，加快混凝土的水化速率；5）在外加劑中適當增加增稠組分，增加漿體粘度以降低或緩解骨料、漿體的下沉。混凝土原材料受地域限制且招標采購流程復雜，更換水泥廠家難度大，因此，解決本項目混凝土滯后泌水的技術(shù)措施重點應從適當調(diào)整混凝土配合比及外加劑組份入手。3混凝土性能調(diào)整研究3.1水膠比對混凝土性能的影響膠凝材料用量、砂率不變，通過適當增加混凝土外加劑摻量，降低混凝土中自由水含量，檢測混凝土的表觀密度、含氣量、壓力泌水率，并將混凝土裝桶靜置，觀察混凝土的滯后泌水性能，研究混凝土水膠比對混凝土性能的影響，試驗情況見表3。通過試驗得知，隨著混凝土水膠比的降低，壓力泌水率逐漸減小，滯后泌水量逐漸減少，可有效改善混凝土的滯后泌水。3.2納米晶核早強劑（C-S-H凝膠）對混凝土性能的影響在4.1的基礎(chǔ)上，水膠比降低至0.34，分別增加外加劑用量10%、20%的納米晶核早強劑（C-S-H凝膠），檢測混凝土的表觀密度、含氣量、壓力泌水率、凝結(jié)時間，并混凝土裝桶靜置，觀察混凝土的滯后泌水性能，研究混凝土納米晶核早強劑（C-S-H凝膠）對混凝土性能的影響，試驗情況見表4。通過試驗得知，摻加納米晶核早強劑（C-S-H凝膠）可縮短混凝土的凝結(jié)時間，可進一步降低混凝土滯后泌水風險，提高混凝土早期強度。主要是因為納米晶核早強劑（C-S-H凝膠）富含具有納米結(jié)構(gòu)的無機微晶與有機聚合物雜化的顆粒，引入納米粒子，為水化產(chǎn)物提供了了大量的成核晶點，能有效降低水泥水化物結(jié)晶勢壘，有利于水泥水化物結(jié)晶生長，加快水化反應速率，促進硬化期強度快速發(fā)展。3.3粉煤灰摻量對混凝土性能的影響為進一步改進混凝土的出機性能，在4.2的基礎(chǔ)上，水膠比0.34、摻加20%外加劑用量的納米晶核早強劑（C-S-H凝膠），將粉煤灰摻量由原來的30%提高至40%，查看混凝土的出機性能狀態(tài)變化，試驗情況見表5。通過試驗得知，當粉煤灰摻量提高至40%后，混凝土包裹性好，提高了混凝土勻質(zhì)性，工作性能得到了改善。主要是因為粉煤灰具有良好的形態(tài)效應，且粉煤灰顆粒粒徑較水泥小、密度均較水泥密度輕，膠凝材料質(zhì)量不變時，相應的提高了細顆粒的用量及增大了漿體體積。3.4外加劑中引氣組份、增稠組份對混凝土性能的影響試驗4.3混凝土的出機狀態(tài)良好，且無靜置泌水，但考慮到實體結(jié)構(gòu)為大結(jié)構(gòu)尺寸振搗施工，粉煤灰摻量較高且坍落度較大時，可能會引起混凝土表面浮漿偏厚，同時，可能會降低混凝土的抗碳化性能。因此，結(jié)合根據(jù)3.2的分析，決定采用調(diào)整外加劑中引氣組份、增稠組分來調(diào)整混凝土的工作性能。將外加劑中增加纖維素醚0.5%，提高引氣組份0.2%，混凝土性能如表6所示。通過試驗得知，適當增加外加劑引氣組份、增稠組份，可以改善混凝土漿體粘度，引入的微小氣孔還可以阻斷水向上排出的通道，提高工作性能。了解混凝土工作性能后，成型了混凝土抗壓強度試驗及耐久性試驗，試驗結(jié)果如表7所示。5工程應用根據(jù)4.4的試驗結(jié)果，將水膠比調(diào)整至0.34，外加劑中復配適量的引氣組份、增稠組份，另外，再增加20%摻量的納米晶核早強劑（C-S-H凝膠），進行了后續(xù)試驗墩的澆筑及主體結(jié)構(gòu)施工，經(jīng)過施工拆模驗證、實體檢測，混凝土滯后泌水難題得到解決，施工的墩身表面平整光滑，無砂線氣泡等外觀缺陷，回彈強度滿足設計要求，如圖6所示。6結(jié)語通過試驗研究，可以得出以下結(jié)論。1）降