摻HF-I早強型絮凝劑的水下不分散混凝土應用研究

唐軍務，張琦彬，劉玉振

（1.解放軍后勤工程學院，重慶401311；2.海軍工程大學勤務學院，天津300450；3.海軍北海艦隊后勤部，山東青島664050）

摻HF-I早強型絮凝劑的水下不分散混凝土應用研究

唐軍務1，張琦彬2，劉玉振3

（1.解放軍后勤工程學院，重慶401311；2.海軍工程大學勤務學院，天津300450；3.海軍北海艦隊后勤部，山東青島664050）

在HF-I早強型絮凝劑性能試驗研究的基礎上，進行不同品牌普通水泥的適應性研究，并結合實際工程進行早強型絮凝劑和普通水泥配制早強水下不分散混凝土的應用試驗。結果表明摻加早強型絮凝劑后可有效解決混凝土水下分散問題，顯著增加早期強度，提高施工效率。

早強型絮凝劑；水下不分散混凝土；試驗

0 引言

目前用于早強水下不分散混凝土的水泥多采用硫鋁等快凝快硬水泥，由于該類水泥生產廠家較少，分布不均。在實際搶修搶建工程中，作為膠凝材料的快凝快硬水泥單方用量較大（一般在500 kg/m3以上），幾百m3的搶修搶建工程需求量就得上百t，應用受到采購、運輸等限制，又由于該類材料儲存期短，長期預置存儲也不現實，所以希望通過采用當地可大量采購的普通水泥作為基礎膠凝材料，解決采購、運輸和存儲等難題。但是，當采用普通硅酸鹽水泥配制水下不分散混凝土時，凝結時間較長，完全不能滿足搶修搶建工程的需求。

基于此，研究開發(fā)了適應于普通水泥的HF-Ⅰ早強型絮凝劑，使之能夠調整凝結時間，提高早期強度，達到搶修搶建要求。海軍旅順東港碼頭大修工程及古鎮(zhèn)口港東防波堤沉箱基礎修復均采用此材料生產早強水下不分散混凝土，取得了良好效果。

1 試驗用材料

1.1 水泥

室內試驗和現場應用水泥品種為大連小野田、冀東盾石、大連水泥廠海鷗和山東山水P·O42.5級水泥，性能指標均符合水泥技術標準要求。

1.2 絮凝劑

試驗采用了HF-Ⅰ早強型水下不分散混凝土

絮凝劑，該絮凝劑是由礦物調凝劑、聚糖類高分子和聚羧酸高分子為主劑，同時摻加分散劑、增強劑和氣泡穩(wěn)定劑等功能性助劑混合而成的粉體材料，建議內摻，基準摻量為水泥重量的10%。

1.3 骨料

室內試驗及現場用的砂石技術指標見表1和表2，古鎮(zhèn)口現場應用石子為5～31.5 mm連續(xù)級配，砂為中砂，目測質量較好，具體指標未測。

表1 砂石顆粒級配Table1 The grain composition ofgravel

表2 砂石物理性能指標Table2 Physicalperformance of gravel

1.4 水

室內試驗和現場應用均為當地自來水。

2 室內試驗研究

2.1 早強型絮凝劑性能測試

針對研究單位提供的早強型絮凝劑性能技術指標要求，參照其使用說明，依據DL/T 5117—2000《水下不分散混凝土試驗規(guī)程》測試方法[1]，對早強型絮凝劑進行了性能測試，絮凝劑摻量為內摻10%，混凝土配比和實測值見表3和表4。從測試結果看，該早強型絮凝劑的抗水分散性能力較強，懸濁物含量和pH值結果遠小于標準要求，早強特性明顯，普通絮凝劑配制水下混凝土1 d強度較低，而采用早強型絮凝劑后1 d強度達14 MPa以上，同時水陸抗壓強度比也較高，這對保證水下混凝土質量極有利。

表3 混凝土配比Table3 Concrete mix

表4 HF-Ⅰ早強型絮凝劑技術指標Table4 Technicalindicator of HF-I early strength flocculant

2.2 不同品牌水泥適應性研究

為明確HF-Ⅰ早強型絮凝劑與不同品牌水泥的適應性，試驗選用了不同廠家生產的水泥，主要有：大連小野田、冀東盾石和山東山水產的P·O42.5水泥。通過測定對比凝結時間和強度的變化，以研究早強型絮凝劑對不同品牌水泥的適應性。

試驗結果如表5所示。

表5 不同品牌水泥摻加HF-I早強型絮凝劑的性能Table5 The performances ofdifferentbrands of cementmixed with HF-I early strength flocculant

從表5可以看出，HF-Ⅰ早強型絮凝劑與不同牌號的普通水泥均有較好的適應性，1 h坍擴度損失在50 mm左右，均能夠保持在400 mm以上，有足夠長的初凝時間滿足施工要求，終凝時間較短，最長不足10 h，在相同的HF-Ⅰ早強型絮凝劑摻量下，其強度和凝結時間有一定差別，原因在于不同水泥其熟料含量和礦物成分有差異。各配比1 d水下強度最低在15.3 MPa，早強效果明顯，1 d水陸抗壓強度比值均能達到75%以上，隨著齡期增長，水陸強度比值進一步增加，3 d和28 d達到85%左右。由此可見，不同品牌普通水泥摻加HF-Ⅰ早強型絮凝劑拌制水下不分散混凝土均能夠顯著縮短凝結時間，提高早期強度[2-4]。

3 現場應用研究

3.1 工程概況

旅順東港碼頭為重力式碼頭，歷時已上百年，具有一定歷史價值，維修設計采用碼頭前沿面前移方案，水下鉆孔灌注樁，樁頂套埋鋼筋混凝土槽，在槽中架設預制花崗巖鑲面大板，用錨桿與后方錨拉固定，在大板與原碼頭間灌注混凝土，水下部分原設計采用摻加普通絮凝劑的C30水下不分散混凝土，為加快施工進度，采用HF-Ⅰ早強型絮凝劑替代普通絮凝劑進行水下澆筑試驗，共計200余m3混凝土，混凝土采用攪拌樓攪拌，商品混凝土運輸車運輸，泵送施工。

古鎮(zhèn)口港東防波堤建于70年代末，為重力式沉箱結構，內側兼作碼頭靠泊使用，由于年久老化及使用不當，兼作碼頭的一沉箱臨港側前壁出現弧狀外凸現象，與隔艙墻的上部連接已斷開，同時前壁上存在不同寬度的豎向裂縫，已不能滿足使用要求。維修設計采用拆除原有胸墻和沉箱，清除倉格內回填料，水下澆筑C20不分散混凝土作基礎整平，安放中間開孔的預制方塊，孔間插貫通的鋼筋籠，澆筑混凝土形成整體，最后澆胸墻和面層。由于在11月初施工，溫度較低，為加快施工速度，水下基礎澆筑采用HF-Ⅰ早強型絮凝劑配制水下不分散混凝土，滾筒式攪拌機攪拌，開口容器水下澆筑，潛水員水下整平，共計澆筑70余m3。

3.2 施工配比和拌和制度

3.2.1 施工配比

現場應用的配合比見表6。

表6 現場水下不分散混凝土配合比Table6 Mix proportion ofthe site NDC

3.2.2 拌和制度

課題組在經現場攪拌試驗后為混凝土生產單位提供了如圖1所示的拌合制度，混凝土攪拌站經試驗后完全可行，古鎮(zhèn)口施工現場由于采用滾筒式攪拌機攪拌，適當延長攪拌時間，總時間在180 s以上，保證攪拌均勻。

圖1 早強型水下不分散混凝土拌合制度Fig.1 Mixing system of early strength NDC

3.3 試驗結果

旅順東港現場將HF-Ⅰ早強型絮凝劑運到攪拌站堆放近6個月后才使用，水下不分散混凝土在攪拌站生產后，由商品混凝土運輸車運送至工地，運輸時間大約40 min，由混凝土泵車泵送施工。從現場施工過程看，混凝土澆筑過程順利。早強型水下不分散混凝土設計要求坍落度大于200 mm，擴展度大于450 mm，經現場測試，攪拌機出口的坍落度達230 mm，擴展度達520 mm，經40 min運輸，現場入泵車前的坍落度為203 mm，擴展度達480 mm，無泌水、離析現象，現場取混凝土樣品放入水中觀測其抗分散性，無渾濁現象，說明抗分散性效果良好。現場強度試驗采用150 mm邊長立方體試件，水中成型，混凝土試件的養(yǎng)護采取同條件養(yǎng)護。經過檢測水下不分散混凝土抗壓強度1 d達到15.8 MPa，3 d達到29.0 MPa，28 d達到40.6 MPa。混凝土強度符合設計要求。通過抗壓強度數據可以看出，早強型水下不分散混凝土具有較高的早期強度，其3 d強度基本達到設計強度，28 d強度已經達到設計強度的135%。

古鎮(zhèn)口港早強型水下不分散混凝土采用滾筒式攪拌機現場攪拌，倒入開口吊斗后由吊機吊入水下進行澆筑，現場將吊斗裝滿混凝土后沉入水下12 m處靜置2 min再提出水面，發(fā)現水泥漿包裹骨料良好，吊斗內蓄水清澈，無流漿現象，說明抗分散性良好。潛水員1 d后下水探摸表面無浮漿，混凝土已完全硬化有強度，陸上測試3 d留樣強度已達23 MPa，完全滿足設計要求。

4 結語

1）HF-Ⅰ早強型絮凝劑抗分散性能突出，水陸強度比高，與不同品牌普通水泥均有較好的適應性，拌和物的物理力學性能差別不大。

2）摻加HF-Ⅰ早強型絮凝劑后可顯著提高早期強度，1 d水下強度達到10 MPa以上，可進行水下連續(xù)施工，提高施工效率。

3）HF-Ⅰ早強型絮凝劑能滿足不同攪拌和施工方式，并可長距離運輸和泵送，適用不同工程需求。

4）HF-Ⅰ早強型絮凝劑具有較長的存貯期，可達0.5 a以上。

[1]DL/T 5117—2000，水下不分散混凝土試驗規(guī)程[S]. DL/T 5117—2000,Test code on non-dispersible underwater concrete[S].

[2]林鮮，陳凌華，周偉，等.UWBⅡ型水下不分散混凝土絮凝劑的性能研究[J].混凝土，2006（4）：52-53. LINXian,CHENLing-hua,ZHOUWei,etal.Properties of UWBⅡanti-washoutadmixtures of under water concrete[J].Concrete, 2006(4):52-53.

[3]孫振平，蔣正武，吳慧華.水下抗分散混凝土性能的研究[J].建筑材料學報，2006，9（3）：279-284. SUN Zhen-ping,JIANG Zheng-wu,WU Hui-hua.Study on the properties of underwater anti-washout concrete[J].Journal of Building Materials,2006,9(3):279-284.

[4]曹明峰，王洪剛，劉新波.人工砂配制水下不分散混凝土的研究及工程應用[J].商品混凝土，2014（8）：65-67. CAO Ming-feng,WANG Hong-gang,LIU Xin-bo.Research and engineering application on the concrete ofunderwater non-dispersion with artificialsand[J].Ready-mixed concrete,2014(8):65-67.

Application study on NDC mixed with HF-I early strength flocculant

TANG Jun-wu1,ZHANG Qi-bin2,LIU Yu-zhen3
（1.Logistic Engineering University ofPLA,Chongqing 401311,China；2.Logistics College of Naval Engineering University, Tianjin 300450,China；3.Navy′s North Sea FleetLogistics Department,Qingdao,Shandong 664050,China）

Based on the experimentalstudy on the performance of HF-Iearly strength flocculant,we carried adaptive study on different brands of ordinary cement,performed application study on early strength NDC mixed with early strength flocculant and ordinary cement.The results show that ordinary cement mixed with HF-I early strength flocculant can effectively release underwater concrete dispersion,improve early strength and construction efficiency.

early strength flocculant;NDC;experiment

U654

A

2095-7874（2015）12-0046-04

10.7640/zggwjs201512011

2015-08-31

唐軍務（1971—），男，江蘇句容人，博士，教授，碩導，主要研究方向為港口混凝土結構耐久性與維護。E-mail：13502011354@163.com