某地下工程自防水泵送混凝土應(yīng)用研究

趙興杰，張忠陵，孫厚坤

（濟(jì)南軍區(qū)第七空防工程處，江蘇 徐州 221000）

某地下工程自防水泵送混凝土應(yīng)用研究

趙興杰，張忠陵，孫厚坤

（濟(jì)南軍區(qū)第七空防工程處，江蘇 徐州 221000）

針對(duì)地下工程泵送混凝土施工時(shí)易產(chǎn)生裂縫、滲水現(xiàn)象，采用粉煤灰、膨脹劑、緩凝高效減水劑“三摻”技術(shù)，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，配制自密實(shí)混凝土，可以有效控制裂縫，達(dá)到自防水效果。試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明復(fù)合外摻劑有效地提高了混凝土流動(dòng)性，增加了混凝土的密實(shí)度，提高了混凝土的抗?jié)B性能，可以滿足地下工程結(jié)構(gòu)自防水的設(shè)計(jì)要求。

地下工程；混凝土；自防水；泵送

地下混凝土結(jié)構(gòu)在澆筑硬化過程中，由于溫差收縮和干燥收縮而產(chǎn)生溫度裂縫和干縮裂縫，是混凝土早期開裂的主要因素?；炷灵_裂引起滲漏，嚴(yán)重影響了使用和美觀，更加危險(xiǎn)的是裂縫在長期荷載及地下水壓、土壓作用下會(huì)加深加大，引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的銹蝕，從而縮短建筑物的使用壽命。裂縫的產(chǎn)生嚴(yán)重影響地下結(jié)構(gòu)的防水功能，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、整體性、耐久性和承載能力十分不利?？沽咽欠罎B的前提，通過摻入粉煤灰、膨脹劑和緩凝高效減水劑并合理選擇混凝土配合比來提高混凝土自身的抗?jié)B能力，配制滿足設(shè)計(jì)要求的自密實(shí)自防水混凝土以達(dá)到防水效果，具有施工簡便，抗?jié)B性和耐久性優(yōu)良，造價(jià)低和工程進(jìn)度快的優(yōu)點(diǎn)。可以預(yù)見，自防水混凝土因?yàn)榫哂蟹浪统兄仉p重功能，作為一種特殊的剛性自防水材料必將有巨大的發(fā)展空間。

1 自防水泵送混凝土技術(shù)方案與配合比設(shè)計(jì)

1.1 技術(shù)方案

根據(jù)自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的要求，［1］并參考地下工程防水技術(shù)［2］和混凝土泵送施工技術(shù)［3］的要求精心選材。采用摻入膨脹劑、粉煤灰、緩凝高效減水劑的“三摻”技術(shù)方法，并考慮骨料粒徑及砂率等因素的影響，解決新拌混凝土高流動(dòng)性和抗離析性之間的矛盾，并通過降低水化熱和膨脹補(bǔ)償收縮的方式有效提高硬化水泥的體積穩(wěn)定性，同時(shí)滿足和易性、強(qiáng)度與耐久性要求。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

1.2.1 原材料選用

（1）水泥：42.5RP·O水泥，28 d抗壓強(qiáng)度48 MPa。

（2）粉煤灰：Ⅰ級(jí)粉煤灰，細(xì)度（45μm篩篩余量）2%，需水量比89%，密度2.5 g/cm3。

（3）砂子：中砂，級(jí)配合格，密度2.61 g/cm3，堆積密度1 480 kg/cm3，含泥量1.3%。

（4）石子：花崗巖碎石，粒徑5～20 mm，密度2.78 g/cm3，堆積密度1 650 kg/cm3，含泥量0.3%。

（5）膨脹劑：硫鋁酸鹽型膨脹劑（UEA）。

（6）外加劑：FDN－5緩凝高效減水劑。

1.2.2 混凝土配合比

試驗(yàn)設(shè)計(jì)自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為 C60。參考普通混凝土配合比設(shè)計(jì)和混凝土泵送施工技術(shù)要求，［4］綜合考慮水灰比、水泥用量、砂率、外加劑用量等因素，經(jīng)過試拌調(diào)整，確定了5個(gè)混凝土配合比，每個(gè)配比分別成型6組（18個(gè)）標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28 d進(jìn)行強(qiáng)度測定。具體配合比與抗壓強(qiáng)度結(jié)果見表1。

表1 混凝土配合比與試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1的結(jié)果，施工混凝土均方差按5 MPa考慮，3號(hào)、4號(hào)及5號(hào)配比均能滿足C60強(qiáng)度等級(jí)要求。綜合考慮強(qiáng)度、水泥用量等因素，3號(hào)配比為最優(yōu)配合比。

2 自防水混凝土試驗(yàn)與分析

參照混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范和自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，［5］對(duì)混凝土的自密實(shí)自防水性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

2.1 混凝土自密實(shí)性試驗(yàn)

2.1.1 混凝土流動(dòng)性試驗(yàn)

用坍落度、倒坍落度和坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)檢測混凝土的流動(dòng)性，并進(jìn)行坍落度損失試驗(yàn)，測定30 min、60 min混凝土坍落度保留值，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 混凝土流動(dòng)性、抗離析性試驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，5種配比的坍落度、倒坍落度都滿足設(shè)計(jì)要求，坍落度經(jīng)時(shí)損失小，1 h坍落度損失值僅為5～10 mm，完全滿足泵送混凝土施工規(guī)定的最不利條件下1 h坍落度損失值35～50 mm的要求。

2.1.2 混凝土抗離析性試驗(yàn)

用T50時(shí)間檢測混凝土的抗離析性，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從T50試驗(yàn)和肉眼觀測，所配混凝土具有良好的勻質(zhì)性、抗離析性，坍落的漿體中部沒有石子堆積現(xiàn)象，四周沒有分層離析和泌水流漿現(xiàn)象，密實(shí)性很好。

2.2 混凝土自防水性能試驗(yàn)

2.2.1 混凝土抗裂性能試驗(yàn)

根據(jù)GB50119－2003規(guī)范中摻膨脹劑混凝土性能的要求，參照其附錄 B進(jìn)行了混凝土限制膨脹率和限制干縮率性能試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 混凝土抗裂性能試驗(yàn)

從表 3可以看出，四個(gè)配比混凝土的限制膨脹率均大于1.5×10－4，限制干縮率均小于3.0×10－4，表明這些混凝土的膨脹量很大，而收縮量很小，起到了補(bǔ)償混凝土收縮的作用，增加了混凝土的密實(shí)度，能防止裂縫的出現(xiàn)，達(dá)到自防水效果。

2.2.2 混凝土抗?jié)B性能試驗(yàn)

抗?jié)B性能試驗(yàn)根據(jù) GBJ82－85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行，每個(gè)配比用6個(gè)圓臺(tái)形試件（尺寸為175×150 mm），從0.8 MPa開始加水壓，每隔8 h水壓增加0.1 MPa，直至水壓力達(dá)到4.5 MPa，仍沒有出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，停止試驗(yàn)，取出試件，劈開試件觀測滲水高度。另外根據(jù)ASTM C1202進(jìn)行了抗氯離子滲透試驗(yàn)，結(jié)果見表4。［6］

表4 混凝土抗?jié)B性能檢驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，靜水壓力試驗(yàn)達(dá)到4.5 MPa時(shí)試件全部不透水，試件劈開后觀測其滲水高度僅為10 mm左右。氯離子滲透性能試驗(yàn)，6 h通過電量均小于600 C，根據(jù)ASTM C1202判斷，屬于氯離子滲透能力很低，說明上述混凝土抗?jié)B性極高，能有效防滲漏，具有自防水功能。

2.3 混凝土自防水性能機(jī)理分析

粉煤灰中含有大量玻璃微珠，使水泥砂漿粘度和顆粒之間的摩擦力降低，水泥顆粒均勻分散，起到減水的作用，降低水泥用量和水膠比，減少水化熱，防止溫度裂縫產(chǎn)生，達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)自防水的目的。混凝土中摻入一定量的膨脹劑，在鋼筋和邊界條件的約束下，可產(chǎn)生0.2～0.7 MPa自應(yīng)力值，大致抵消由于混凝土干縮和徐變產(chǎn)生的拉應(yīng)力，起到補(bǔ)償收縮、防滲抗裂的作用。緩凝高效減水劑可使水泥漿體絮凝性結(jié)構(gòu)變成均勻的分散結(jié)構(gòu)，包裹的游離水被釋放出來，有效地增加了拌和物的流動(dòng)性，可大幅減少拌和用水量，減少混凝土的離析和泌水，提高混凝土的密實(shí)性，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，從而使混凝土的抗?jié)B性有較大提高。

3 工程應(yīng)用

某地下工程，所處山體巖石結(jié)構(gòu)以頁巖、砂巖、片巖為主，且有軟弱夾層，地下水很豐富。根據(jù)防護(hù)等級(jí)要求，設(shè)計(jì)混凝土抗壓等級(jí)為C60。為防止地下水滲漏洞體結(jié)構(gòu)，取消后澆帶，采用超長無縫設(shè)計(jì)。由于洞室斷面狹小，且洞體較長，必須采用超長距離泵送免振搗自密實(shí)混凝土施工方式。采用本文中所配制的3號(hào)配合比，通過現(xiàn)場試驗(yàn)室試拌調(diào)整和攪拌站試泵，混凝土拌合物和易性、可泵性良好。攪拌機(jī)出口坍落度260 mm，入泵坍落度250 mm，泵送距離400 m左右，泵口混凝土坍落度220 mm，澆筑了長度分別為36 m、28 m的洞室，拆模后灑水養(yǎng)護(hù)7～14 d，觀測洞內(nèi)側(cè)墻和拱頂均未發(fā)現(xiàn)裂縫和滲水現(xiàn)象，表明本文研究確定的混凝土配合比完全能夠達(dá)到自密實(shí)、自防水的效果?，F(xiàn)場預(yù)留混凝土試件12組，28d抗壓強(qiáng)度為70MPa，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

1《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（CECS 203：2006）

2《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108－2001）

3《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 10－95）

4《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55－2000）

5《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB 50119－2003）

6《Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloridelon Penetration》（ASTM C 1202－05）

The Research of Self－water Proofing and Deliver by Pum ping Concrete of a Undergrround Project

Zhao Xingjie, Zhang Zhongling, Sun Houkun

Directed against the problem of crack and water penetrating in the construction of underground project using pump sending concrete, according to m ix fly ash, expansive admixture and retarded high efficient water reducing admixture, optimize m ix proportion design, prepare self－compacting concrete in order to control the crack and meet the require of self－water proofing. Through the laboratory test and engineering practice, it prove that compound besides m ix agent effectively improve the fluidity and compactness of the concrete, therefore improve the anti－penetrability of concrete, satisfied the design requirement of self－compacting and self－water proofing concrete.

underground project; concrete; self－water proofing; deliver by pumping

TU528

A

1000－8136（2010）33－0006－02