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。

新一代高强水下不分散混凝土

介绍了应用ＵＷＢ－４００型絮凝剂、适宜的矿物掺合料及混凝土配合比配制Ｃ４０以上的高强水下不分散混凝土技术。

高强水下不分散混凝土

水下不分散混凝土是八十年代国际高新技术，其特点为混凝土入水不分散、自流平、自密实、无需振捣，对施工水域无环境污染，硬化混凝土质量均匀、可靠等。该项技术可应用于桥梁、港口、码头、海堤、核电站基础、钻井平台等多种水下工程，施工水深达215米(德国北海油田海底管线试验工程)。

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。

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。

基于响应面法的水下不分散混凝土性能影响因素研究

水下不分散混凝土因其具有良好的水下抗分散性、水下自密实等优点,能够适应特定水下部位的施工需求。为优化某水电站集运渔工程水下施工混凝土配合比,基于响应面法的试验设计,开展了絮凝剂掺量、减水剂、水泥三因素三水平配合比试验,建立了三因素与水下不分散混凝土工作性能、抗分散性能、力学性能的预测模型,分析了各因素之间的相互作用及其对目标性能的影响规律。结果表明,各因素间的交互作用中,减水剂和水泥掺量对混凝土坍落度有显著有利影响;絮凝剂和水泥掺量对混凝土溶液悬浮物含量有显著有利影响;减水剂和水泥掺量对混凝土抗压强度有显著负面影响。基于预测模型提出了混凝土配合比的优化路径,可为集运渔工程水下施工提供技术参考。

基于不同配合比的水下不分散混凝土试验研究

研究选用悬浊物含量和扩展度指标,通过试验探究了水下不分散混凝土的抗分散性与流动性受胶凝材料组成、水胶比及絮凝剂用量的影响。试验表明:在扩展度相同情况下,随絮凝剂掺量的增大悬浊物含量逐渐减小,扩展度为550mm时掺4%絮凝剂相比于基准组的抗分散性增幅66.28%,掺2.0%絮凝剂且扩展度为500mm时水胶比0.40相比于0.35组时的抗分散性降幅为33.33%,扩展度550mm时复掺14%粉煤灰和6%硅灰组相比于基准组抗分散性增幅为30.16%,可为水下浇筑成型混凝土通过自重实现密实填充以及较强的抗水稀释能力、高流动态提供科学依据。

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。

高保坍高强水下不分散混凝土在船台滑道工程中的应用

本文通过各种外加剂的选型及配比优化,研制出的一种高保坍型混凝土水下不分散剂,通过配合比优化试验,可设计出一种强度等级达到C40以上,2 h后坍扩度仍大于50cm,流速小于15s,自密实、自流平的水下不分散混凝土,该种高保坍高强水下不分散混凝土在芜湖江东船厂3万吨级船台滑道的施工中得到了成功应用。

建筑垃圾再生骨料制备水下抗分散混凝土的研究

为了提高建筑垃圾再生骨料在混凝土中的应用效果,借助骨架-填充原理,采用等体积替代法对建筑垃圾再生骨料在混凝土中的应用进行了研究。结果表明:建筑垃圾再生骨料可以替代传统骨料制备混凝土,再生骨料粒径越小,对混凝土抗压强度的影响也越小;最佳的再生骨料替代方案为再生机制砂等体积100%替代机制砂,小石和中石均采用天然骨料,制备的再生混凝土7、28 d抗压强度分别为33.89、43.31 MPa。采用60%羟丙基甲基纤维素和40%聚丙烯酰胺复合作为絮凝剂制备再生骨料水下抗分散混凝土,复合絮凝剂掺量为0.3%时抗分散效果较好,28 d水陆强度比为0.87,坍落扩展度为543 mm。

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。

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。

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%。

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。

外加剂对水下不分散混凝土影响研究

文章将缓凝剂、减水剂和水溶性高分子聚合物相复合配制成外加剂,并试验探析该外加剂对水下不分散混凝土强度、密实度、流动性和抗分散能力的影响,通过SEM扫描电镜分析其微观结构。结果表明:试验复配而成的该外加剂具有较好抗分散性和流动性,对拌合物经时损失及流动性具有明显控制作用,混凝土主要性能指标整体稳定,可为解决解决混凝土水下施工经时损失快、易离析和分散等问题提供指导。

水下不分散混凝土力学性能及抗冻融性能研究

文章通过外加剂及原材料优选试验设计9种配合比,在符合强度要求的情况下探究了水下不分散混凝土抗冻融性能,分析不同配比、不同冻融次数时试件的相对动弹模量和质量损失率变化规律。结果表明:本试验所使用的配合比能够有效保证水下不分散混凝土具有较好的抗冻融和力学性能,可以为水下不分散混凝土及其抗冻融破坏方案设计提供科学依据。

减水剂和抗分散剂在水下混凝土中的应用研究

试验选用不同掺量的减水剂和抗分散剂,通过测试混凝土的抗分散性、扩展度、抗压强度以及水泥砂浆与砂浆的透明度、扩展度、浊度、pH值、水陆强度比等确定其最优掺量。研究表明:掺18%粉煤灰、2%减水剂和0.55%分子量为1500万抗分散剂配制的水下不分散混凝土抗分散性和流动性最优,抗压强度等主要性能指标能够达到水下施工技术要求。

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。