Preparation of High Performance Non-dispersible Concrete

A new-type underwater non-dispersible concrete admixture NDA was prepared,its function mechanism was analyzed,and C40 high performance non-dispersible underwater concrete was manufactured by applying NDA.The results indicate that NDA has a suitable workability,low strength loss,and excellent anti-dispersion;the fresh non-dispersible underwater concrete with NDA has high anti-dispersion,excellent workability such as self-compacting and not bleeding;hardened non-dispersible underwater concrete with NDA has a high strength,high durability such as high anti-abrasion,impermeability and anticorrosion.

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。

重力式码头沉箱水下修复技术

对已建码头的加固改造,实现码头质量安全水平的有效提升,可推动基础设施的集约利用。本文以海南某已服役多年的3.5万吨级散货码头项目为例,对主体沉箱结构破损的加固实践研究,提出水下修复的解决方案。研究结果表明:1)通过水下摄像及探摸,可准确判断沉箱损坏情况;2)对于沉箱壁碎裂、钢筋裸露锈蚀严重或断裂的现象,可先采用高压水冲洗或凿槽切除处理,然后支立模板与浇筑高强灌浆料,并采用水下包覆层材料对沉箱壁进行修补;3)对于沉箱内填料部分掉落的现象,可在沉箱仓格内整体浇筑水下不分散混凝土。经现场试验检测,该施工修复技术满足设计要求,且归纳总结了相应的质量控制要点及水下作业安全管理要求,旨在为类似工程提供参考。

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。

大顶子山航电枢纽消力池冲坑处理方案研究

大顶子山航电枢纽自竣工运行至今,右岸消力池后方出现深度较大冲坑,本文参考国内类似工程经验,对冲坑成因、影响进行分析,通过对比选处理方案的分析论证,最终确定采用水下不分散混凝土+抛石+钢筋石笼的处理方案,并对设计方案具体工艺进行说明及模型试验论证。目前,项目已经实施,取得良好效果,可为其他类似工程提供借鉴和参考。

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。

秀英港7号、8号泊位重力式方块码头修复加固方案研究及应用

结合工程实例,秀英港7号、8号泊位码头存在失稳倾覆风险,为保证码头的正常使用和生产,提出码头修复加固方案。针对码头基床掏空区域,设置水下钢筋笼并抛石,侧面采用石坝封堵,形成局部封闭区域,浇筑水下不分散混凝土并进行二次压浆的方案进行修复;针对方块倾覆区域,设置预制L形挡板,侧面采用橡胶气囊封堵,形成局部封闭区域,浇筑水下不分散混凝土并进行二次压浆的方案进行修复。项目实施取得了良好的施工效果,可为类似工程提供借鉴。

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。

基于水下不分散混凝土性能研究

试验探讨了水下不分散混凝土受不同胶材组成的影响,结合试验数据提出最优配合比,该配合比能够保证混凝土低弹模高塑性、高水下抗分散性、流动性好、黏稠等性能,且施工方便、经济可行,研究成果可以为胶凝材料以及水下不分散混凝土优化配制提供数据支持。

超大深水沉井基础井壁填充新技术研究与应用

针对超大深水沉井基础井壁水下混凝土施工难题,开发了1种具有缓释作用的强界面螯合型水下混凝土抗分散性能调控核心功能材料,相比同类技术提升混凝土坍落扩展度10%~40%,降低水泥流失量≥40%,减少悬浊物含量≥30%,实现3 h以上调控长效性。进一步结合灌注导管结构、布置方式优化等施工工艺,建立了“水下不分散混凝土首灌封底+自密实混凝土续灌充满”成套技术,解决了超大深水沉井基础水下混凝土施工易水洗离析、填充不密实的难题,成功应用于常泰长江大桥工程。

大口径排水管涵修复技术与修复材料

综述了原位固化(Cured In Place Pipe,CIPP)法、穿插法、内衬法、无机防腐砂浆喷涂法、套环法、注浆法和Pipere-100内涨圈柔性内修复法共7种国内常用大口径管涵非开挖修复技术,以及Rib Loc螺旋缠绕技术和Pattem Flooring技术等国外常用大口径管涵非开挖修复技术,并结合文献和作者的研究成果,提出用于水上部分修复的快速修复砂浆和用于水下部分修复的水下抗分散修复砂浆。

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。

早强型水下不分散水泥基复合材料的性能优化设计

针对严酷服役环境条件中水下混凝土抗拉变形能力差、开裂引发的一系列病害,在水泥浆体中掺入抗分散剂UWB-Ⅲ、粉煤灰、减水剂、速凝剂、聚乙烯醇纤维、煤矸石等物质,研究各物质不同掺量对水泥基材料的抗分散性能、水陆强度、微观形貌的影响。结果表明,适量的UWB-Ⅲ可以显著改善浆体的抗分散性能,但过量使用UWB-Ⅲ会降低砂浆的流动性。当UWB-Ⅲ掺量为6.5%时,能够较好的兼顾抗分散性能和流动性。随着粉煤灰或煤矸石替代率的增加,材料抗压强度降低,悬浊物含量增大。随着减水剂、速凝剂、聚乙烯醇纤维等掺量的增加,材料抗压强度呈现先增大后减小的趋势。综合分析可知UWB-Ⅲ掺量6.5%,粉煤灰替代率20%,水胶比0.24,减水剂0.5%,速凝剂2%,纤维掺量2%,煤矸石替代率60%的水泥基复合材料具备早强、水下不分散等特点。研究可为水下混凝土开裂提供一种快速修补方法,也可对煤研石进行资源化利用。

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%。

一种水下预埋封闭钢管置换岩塞体贯通既有水库施工技术探讨

针对取水工程取水口施工采用常规的施工技术受环境条件和地质条件制约大,且环境污染大、施工工期长、施工投入高、需要大型设备及船舶等问题,该施工技术创造性的改变了传统的先内后外的施工顺序,通过预埋水下封闭钢管置换岩塞体,通水时间不受汛期滞约,利用浮箱水上平台进行取水口管槽水下开挖、预埋钢管下沉就位、水下混凝土包封固定取水口钢管以及防渗、岸坡恢复等一系列工艺措施,用预埋钢管置换了岩塞体,使贯通变成了只是简单的水下静水切割钢管盲板,不仅确保了取水口贯通质量,施工安全,库区蓄水正常运行而且对施工区周边环境和既有构筑物基本无影响。

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。

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%。

矿物掺合料对大直径桩环形护壁材料强度的影响

青山河特大桥项目应用了一种适用于大型桥梁的新型大直径混凝土管桩基础,该大直径混凝土管桩基础最外层为护壁材料,这种护壁材料采用水下不分散混凝土,对于流动性、强度均有一定的要求,由于该材料通过掺入矿物掺合料调节其流动性,为研究矿物掺合料对于该材料的强度影响,有利于强度把控,本文设计了水下不分散砂浆单掺及全因子试验,采用陆上成形和水下成形两种方式,分别测定水下不分散砂浆的7d强度、28d强度,水陆强度比,通过单掺试验分析了矿物掺合料对强度的影响,设计全因子试验并借助mintable分析了不同矿物掺合料掺量之间的交互效应,并将数据拟合,得到了相关强度公式,经验证后可信度较高,给出了3种掺合料复掺时的最佳掺量,方便掺矿物掺合料的水下不分散混凝土的强度控制。