水下不分散混凝土抗分散剂优化设计与凝结时间调控

水下不分散混凝土(non-dispersible underwater concrete,NDC)为涉水工程的施工提供抗冲刷能力,为实现水下不分散混凝土性能的提升,文章探讨抗分散剂的优化设计和凝结时间的调控,选取聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)和羟丙基甲基纤维素(hydroxypropyl methyl cellulose,HPMC)作为抗分散剂主剂,聚羧酸减水剂、有机硅和聚醚类消泡剂作为辅剂,从抗分散性和流动性的角度对水下不分散混凝土抗分散剂的组成进行优化设计,同时选取碳酸锂和硫酸铝作为调凝剂,对水下不分散混凝土的凝剂时间进行调控。研究结果表明:采用HPMC作为主剂、聚羧酸减水剂和聚醚类消泡剂作为辅剂制备抗分散剂,可以使得水下不分散混凝土具有较好的抗分散性和流动性;其中,含水泥质量分数0.45%的HPMC和1%聚羧酸减水剂的新拌水泥砂浆(水胶质量比为0.5,胶砂质量比为2)表现出优异的抗分散性和良好的流动性,其pH值为9,扩展度为150 mm;在该体系中,硫酸铝的调凝效果较好且经济效益更高,但使用时用量应少于2%。对抗分散剂的优化设计和凝结时间的调控为水下不分散混凝土的相关实验研究提供了重要参考。

不同侵蚀环境下水下不分散混凝土抗Cl-和SO_(4)^(2-)渗透性能研究

在不同侵蚀环境中的水下不分散混凝土会受到侵蚀离子的渗透,严重影响水下不分散混凝土的耐久性能。研究了不同强度等级的水下不分散混凝土在氯盐溶液、硫酸盐溶液和复合盐溶液3种侵蚀环境下抵抗侵蚀离子渗透的能力。通过分析不同矿渣掺量下抗侵蚀离子渗透性能的影响,探究Cl^(-)和SO_(4)^(2-)在渗透过程中的耦合作用,并利用AutoPoreIV9500压汞仪测试不同侵蚀龄期各试样的孔隙特征。结果表明:在距离侵蚀表面5 mm和30 mm处,C35混凝土比C25混凝土的离子浓度降低7%~60%;在相同侵蚀环境下,掺入矿渣粉可以显著减小水下不分散混凝土中侵蚀离子浓度;水下不分散混凝土中的孔隙组成以直径小于50 nm的介孔和微孔为主,矿渣的掺入细化了孔隙结构。即水下不分散混凝土的抗渗性能随着其抗压强度等级的提高而显著提高,并且矿渣粉的掺入使结构更加致密,从而有效提高混凝土抗Cl^(-)和SO_(4)^(2-)渗透性能。

水下不分散混凝土的配制及性能影响

采用单一变量法和正交试验法,探究了水胶比、絮凝剂掺量和粉煤灰掺量对水下不分散混凝土流动性、抗压强度及抗渗性能的影响。结果表明:絮凝剂掺量对混凝土流动性影响最大,为保证施工时混凝土有较好的流动性,絮凝剂掺量不宜过多,采用粉煤灰适量取代水泥,能节约经济成本,提高混凝土的流动性。水胶比对混凝土抗压强度和抗渗性能的影响最大,当水胶比为0.39、絮凝剂掺量为3.0%、粉煤灰掺量为15%时,水下不分散混凝土的抗压强度与抗渗性能最高。

大掺量粉煤灰制备水下不分散混凝土及性能研究

因为特殊的施工环境,需要动态平衡水下不分散混凝土的新拌流动性能和抗分散性能。研究了大掺量粉煤灰对混凝土工作性能、抗分散性和力学性能的影响。结果表明,粉煤灰掺量不大于50%时,可以实现大掺量粉煤灰水下不分散混凝土的制备。综合考虑材料性能和经济性能,粉煤灰掺量为50%时水下不分散混凝土性能较优,此时新拌混凝土坍落度、扩展度分别为250、545 mm;屈服应力、塑性黏度分别为47.4 Pa、4.4402 Pa·s;抗分散性能良好;7、28 d抗压强度及水陆强度均达到一等品要求。

大流动性高水陆强度比的水下不分散混凝土的配制

目前已建大中型水电工程中普遍存在冲磨、空蚀破坏,有的甚至危及建筑物的结构安全,需对运行期水电站进行修补。开展高性能水下修补材料研究,对保障泄水建筑物混凝土结构服役寿命,确保水利水电工程使用安全至关重要。采用絮凝剂、硅灰、粉煤灰等材料进行试验配制,获得施工性能优异、水陆强度比高的水下不分散混凝土。研究结果表明:采用2%自行研制的HB7-28型絮凝剂、内掺8%的硅灰、10%粉煤灰组合材料,可配制出扩展度超过500mm、水下抗分散能力提升46%、28d水陆强度比高达94%的高性能混凝土。

骨料特征对水下不分散混凝土性能的影响

利用分形理论结合图像处理方法对骨料的级配和粒形特征进行了定量评价,研究了不同分形维数下骨料特征对水下不分散混凝工作性、抗分散性能、力学性能、气泡特征、抗冻性能的影响。结果表明:随着级配分形维数的增加,水下不分散混凝土的工作性和抗压强度先提高后降低,抗分散性能提高,但抗冻性能降低,气泡间距系数与抗冻性能间存在良好的对应关系;当级配分形维数为2.5时,综合性能相对最佳;随着粒形分形维数的增加,水下不分散混凝土的工作性略有提高,但对抗分散性能、抗压强度、抗冻性能的提高效果不显著。

矿物掺合料和抗分散剂对水下不分散混凝土性能的影响研究

针对水下不分散混凝土强度普遍偏低的情况,试验分析了水下不分散混凝土强度、抗分散性、工作性能受矿物掺合料和抗分散剂的影响规律。试验表明,掺20%降黏增强剂、5%硅灰和2.5%抗分散剂配制的水下成型混凝土28d强度达到55MPa,具有优异的抗氯离子渗透性和工作性能,可以满足高强性能要求。

纤维对水下不分散混凝土性能的影响研究

针对现有水下不分散混凝土存在水陆强度比低、力学性能差等问题,基于DL/T 5117—2021《水下不分散混凝土试验规程》所提出的流动性能及抗分散性能需求,以聚丙烯纤维、玻璃纤维及玄武岩纤维为参数,探究了不同纤维对水下不分散混凝土性能的影响。结果表明,不同种类纤维的掺入均会导致水下不分散混凝土的流动性能下降,且聚丙烯纤维下降最大,玄武岩纤维次之,玻璃纤维最小;相比于聚丙烯纤维,玻璃纤维和玄武岩纤维对水下不分散混凝土抗压强度的改善作用更为明显,且硅灰和纤维的共同作用能够进一步改善水下不分散混凝土的水、陆抗压强度;玻璃纤维和玄武岩纤维均有助于改善水下不分散混凝土的抗分散性能,而聚丙烯纤维则会导致水下不分散混凝土抗分散性能下降,且掺入0.1%聚丙烯纤维后,悬浊物含量不能满足DL/T 5117—2021标准要求。

水下不分散混凝土抗分散性能试验方法研究进展

我国对水下不分散混凝土抗分散性能的测定已有相关的标准。但这些标准对水下不分散混凝土抗分散性能的测定是在静水下进行的,与实际施工的动水、深水高压等环境有所不符。动水环境对水下不分散混凝土的影响主要包括其对水下不分散混凝土浇筑过程的冲刷和对浇筑后未凝结硬化的水下不分散混凝土表面的冲刷两个方面。此外,不同水压对水下不分散混凝土的冲刷也存在一定的影响。就以上几方面研究中出现的国内外试验装置以及试验方法进行了综述,以期对复杂环境中水下不分散混凝土的抗分散性能的测试做出贡献。

C50抗水分散混凝土抗水分散性能及氯离子固化性能研究

研究了矿物添加剂和化学添加剂对C50水下不分散混凝土扩展度、强度、抗水分散性能和氯离子固化性能的影响。结果表明,硅灰、偏高岭土可提高混凝土的强度、氯离子固化性能及抗水分散性能,但会降低混凝土的扩展度;降黏增强剂可提高混凝土的扩展度、强度、氯离子固化性能及抗水分散性能;UWB-Ⅱ可显著提高混凝土的抗水分散性能,但会降低混凝土的扩展度、强度和氯离子固化性能。采用5%硅灰+5%偏高岭土+15%降黏增强剂完全取代粉煤灰,外掺2%的UWB-Ⅱ时,混凝土的性能较优,扩展度为450 mm,28 d陆上、水下抗压强度分别为62.8、60.9 MPa,水陆强度比为97%,悬浊物含量为101 mg/L,氯离子固化率为60.4%。

矿渣粉对水下不分散混凝土耐盐腐蚀性能影响试验研究

为提高水下不分散混凝土耐盐腐蚀性能,提出掺入S105级粒化高炉矿渣粉,并进行不同盐溶液环境下的腐蚀性试验研究。结果表明:硫酸盐对不分散混凝土的腐蚀性最大,其次为硫酸盐+氯化钠溶液,最小的为氯化钠溶液;随着粒化高炉矿渣粉掺量的增加,水下不分散混凝土耐盐腐蚀性能越好;掺入60%的粒化高炉矿渣粉,可以多消耗60%~80%的Ca(OH)2,有效降低钙矾石和二水石膏的生成量,并生成致密物质填充在孔隙结构,从而阻止盐溶液的进一步渗入,防止被盐腐蚀。

絮凝剂用量对水下不分散混凝土性能影响的研究

研究了中交二航武汉港湾新材料有限公司研制的SCR-Ⅲ型絮凝剂的用量对水下不分散混凝土的各项指标的影响规律,并比较了不同条件下成型试块的各项指标。结果表明:絮凝剂用量增加虽然降低水下混凝土的流动性,但可以明显提高水下成型的抗分散性与抗压强度,改善混凝土的耐久性,结合各项性能指标确定了水下不分散混凝土的最佳絮凝剂用量。

硅灰掺量对水下自密实不分散混凝土性能的影响

试验研究了硅灰掺量对所制水下不分散混凝土性能的影响。结果表明:硅灰的掺入可以提高水下不分散混凝土的抗分散性能及力学性能。当硅灰掺量为12%时,所制试样3 d、28 d抗压强度可达59.8 MPa、83.1 MPa。

矿物掺合料对水下不分散混凝土性能的影响

为保证水下不分散混凝土流动性能与抗分散性能满足DL/T 5100—2014《水工混凝土外加剂技术规程》和DL/T 5117—2021《水下不分散混凝土试验规程》要求,以单掺粉煤灰或微硅粉、复掺粉煤灰+微硅粉为参数,探究了矿物掺合料对水下不分散混凝土性能的影响。结果表明,单掺粉煤灰会导致水下不分散混凝土的抗分散性能降低,且粉煤灰掺量应<30%;仅单掺微硅粉无法满足水下不分散混凝土流动性能要求;复掺20%粉煤灰+10%微硅粉或复掺30%粉煤灰+15%微硅粉时,水下不分散混凝土的流动性能和抗分散性能均能满足规范要求,可应用于实际工程。

不同纤维改良水下抗分散混凝土性能试验研究

为提高水下抗分散混凝土的工作和力学性能,利用钢纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维对水下抗分散混凝土进行改良。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,混凝土的坍落度、坍扩度、悬浊物含量以及浊度值逐渐减小,且减小幅度越来越大,而抗压强度和抗折强度则近似呈线性增长;随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的坍落度、坍扩度、悬浊物含量以及浊度值也逐渐减小,但抗压强度和抗折强度均是呈先增大后减小的变化特征,当PVA掺量为0.15%和0.10%时,抗压强度和抗折强度分别达到最大值;通过技术经济性指标综合分析,认为宜优先选用PVA纤维对混凝土进行改良,且当水胶比为0.35,PVA掺量为0.10%时,经济性较好。

基于水下不分散混凝土性能的试验研究

通过试验分析了不同砂率、抗分散剂掺量和水胶比条件下,水下不分散混凝土7 d、28 d抗压强度以及抗分散性(悬浊物含量、pH值、水样浊度值)和流动性(扩展度、坍落度)的变化规律,结合试验数据,分析主要配合比参数的适宜区间,为混凝土优化设计及其推广应用提供技术支持。

一种絮凝剂对C30水下不分散混凝土的影响

为探明UWB-Ⅱ型絮凝剂的不同掺量对C30水下不分散混凝土各项性能的影响规律,研究影响机理,并确定最佳掺量。分别选取了五组掺量进行流动性试验、抗分散性试验及抗压试验。结果表明絮凝剂自身的各种亲水基团会降低混凝土的流动性。当絮凝剂掺量增大时,试验水样的悬浊物含量、pH值及浊度值均反向变化。在絮凝剂掺量为2.5%时,试件抗压强度达到最大。随着絮凝剂掺量继续增加,材料的抗压强度出现下降。总结分析UWB-Ⅱ型絮凝剂在C30水下不分散混凝土中的最佳掺量应为2.5%。

大桩径桩基用自密实抗分散混凝土制备与性能研究

研究不同类型抗分散剂、不同掺量抗分散剂和降黏型复合掺合料对大桩径桩基用自密实抗分散混凝土的性能影响,通过试验判断各因素对混凝土工作性能、抗分散性能、力学性能、抗氯离子渗透性能的影响。试验表明,羟丙基甲基纤维素醚类抗分散剂在掺量2%时,对桩基混凝土的抗分散性提升明显。降黏型复合掺合料的掺入会改善混凝土的流动性,提高桩基混凝土的抗压强度,综合判定最佳掺量为25%。复掺2%羟丙基甲基纤维素醚和25%降黏型复合掺合料对桩基混凝土的抗分散性、抗氯离子渗透性起到有利作用。

高强水下不分散混凝土的研究与发展现状

国内水下不分散混凝土主要为C40及以下强度等级,鲜有C50及以上强度等级水下不分散混凝土的研究及应用。文中对高强水下不分散混凝土的研究及应用现状、制约高强水下不分散混凝土发展的原因进行了概述及分析,初步提出了其配制措施,以期为高强水下不分散混凝土的研究与应用提供参考。

水下不分散混凝土修复河道护底应用技术探讨

水利、水运工程建设地常常在河流、湖泊、海洋等涉水地带,常规施工采用临时导流工程创造干地施工条件,使主体工程施工更便利。但当工程无法设置临时导流工程,或临时导流工程因造价远超主体工程而不经济时,就不得不选择水下施工的工艺进行主体工程施工。水下不分散混凝土应运而生,它是在新拌混凝土中掺入抗分散剂,使之成为一种适应水下浇筑的新型混凝土。本文着重介绍和探讨水下不分散混凝土修复河道护底应用技术。