模袋混凝土技術(shù)指標(biāo)分析

高 淵,吉仁古日巴,鄭佳偉,張 亮

(內(nèi)蒙古新禹水利水電工程建設(shè)有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000，內(nèi)蒙古自治區(qū)水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

1 模袋混凝土現(xiàn)狀

目前國(guó)家還沒(méi)有制定出臺(tái)模袋混凝土施工規(guī)范，為確保模袋混凝土質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，具有可操作性，本文對(duì)模袋混凝土配合比設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析。

2 模袋混凝土控制要點(diǎn)

2.1 原材料控制

粗、細(xì)骨料，粉煤灰，水泥及拌合水的品質(zhì)應(yīng)符合相應(yīng)要求[1]。

模袋混凝土設(shè)計(jì)要求具有抗凍性能，應(yīng)摻用引氣劑?；炷脸鰴C(jī)的含氣量不宜超過(guò)7%。高效引氣減水劑其減水率不得低于35%，否則混凝土達(dá)不到自密要求。

2.2 模袋混凝土特性

模袋混凝土拌合物性能除應(yīng)滿足普通混凝土拌合物對(duì)凝結(jié)時(shí)間、黏聚性和保水性等要求外，還應(yīng)滿足自密實(shí)性能的要求。

自密實(shí)模袋混凝土拌合物的坍落擴(kuò)展度性能等級(jí)適用SF1級(jí)，技術(shù)要求滿足550～655mm，擴(kuò)展時(shí)間T500性能等級(jí)適用VS1，技術(shù)要求≥2s[2]。

2.3 模袋混凝土配合比設(shè)計(jì)

自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)宜采用絕對(duì)體積法[3]。初始配合比設(shè)計(jì)宜符合下列規(guī)定。

(1)粗骨料體積及質(zhì)量的計(jì)算滿足下列要求：

粗骨料的體積Vg可按表1選用。

表1 每立方米混凝土中粗骨料的體積單位：m3

為了現(xiàn)場(chǎng)更好的滿足自密實(shí)混凝土性能，Vg選取0.32。

粗骨料的質(zhì)量mg:

mg=Vg*ρg

(1)

式中，ρg—粗骨料的表觀密度，kg/m3。

河套地區(qū)5～20mm天然粗骨料的表觀密度相對(duì)穩(wěn)定，取平均值2540kg/m3。

mg=0.32*2540=813kg

(2)砂漿體積Vm：

Vm=1-Vg

(2)

Vm=1-0.32=0.68

(3)砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)Φs可取0.42～0.45。

(4)砂的體積Vs和質(zhì)量ms：

Vs=Vm*Φs

(3)

ms=VS*ρS

(4)

式中，ρS—砂的表觀密度，kg/m3。

河套地區(qū)天然中砂的表觀密度相對(duì)穩(wěn)定，取平均值2350kg/m3。

Vs=0.68*0.45=0.306

ms=0.306*2350=719kg

根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)室試配及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，既能滿足混凝土設(shè)計(jì)要求，又能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，最優(yōu)砂率不大于50%。

(5)砂漿體積Vp：

Vp=Vm-Vs

(5)

Vp=0.68-0.306=0.374

(6)膠凝材料表觀密度ρb:

根據(jù)礦物摻合料和水泥的相對(duì)含量及各自的表觀密度確定：

(6)

式中，ρm—礦物摻和料的表觀密度，kg/m3；ρc—水泥的表觀密度，kg/m3；β—每立方米混凝土中礦物摻和料占膠凝材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

ρc=2900kg/m3

ρm=2200kg/m3

β=25%

(7)水膠比mw/mb應(yīng)符合下列規(guī)定：

當(dāng)具備試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，可根據(jù)工程所使用的原材料，通過(guò)建立的水膠比與自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度關(guān)系式來(lái)計(jì)算得到水膠比[8]。

當(dāng)不具備上述試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，水膠比計(jì)算：

(7)

式中，mb—每立方米混凝土中膠凝材料的質(zhì)量，kg；mw—每立方米混凝土中用水的質(zhì)量，kg；fce—水泥的28d實(shí)測(cè)抗壓強(qiáng)度，MPa；r—礦物摻合料的膠凝系數(shù)，粉煤灰(β≤0.3)可取0.4、礦物粉(β≤0.4)可取0.9。

=0.51

因考慮到此數(shù)值為未加減水劑算得的水膠比，按照J(rèn)GJ/T283- 2015《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的要求，最大水膠比為0.45，所以水膠比取0.45。

(8)自密實(shí)混凝土中膠凝材料的質(zhì)量mb根據(jù)砂漿體積Vp、膠凝材料的表觀密度ρb、水膠比mw/mb等參數(shù)確定：

(8)

式中，Va—每立方米混凝土中引入空氣的體積，L，對(duì)于非引氣型的自密實(shí)混凝土，Va可取10～20L；ρw—每立方米混凝土中拌合水的表觀密度，kg/m3，取1000kg/m3。

含氣量選取6%，Va=60L=0.06m3

(9)用水的質(zhì)量mw應(yīng)根據(jù)混凝土中膠凝材料質(zhì)量mb以及水膠比mw/mb確定：

mw=mb*(mw/mb)

(9)

mw=383*0.45=172kg

(10)水泥的質(zhì)量mc和礦物摻合料的質(zhì)量mm應(yīng)根據(jù)混凝土中膠凝材料的質(zhì)量mb和膠凝材料中礦物摻合料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)β確定：

mm=mb*β

(10)

mc=mb-mm

(11)

mm=383*30%=115kg

mc=383-115=268kg

(11)外加劑的品種和用量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定，外加劑用量：

mca=mb*α

(12)

式中，mca—每立方米混凝土中外加劑的質(zhì)量，kg；α—每立方米混凝土中外加劑占膠凝材料總量的百分?jǐn)?shù)，%。

mca=383*3.4%=13kg

自密實(shí)混凝土配合比的試配、調(diào)整與確定，在水膠比不變、膠凝材料用量和外加劑用量合理的原則下調(diào)整膠凝材料用量、外加劑用量或砂的體積分?jǐn)?shù)等，直到符合要求為止[5]。

2.4 模袋混凝土關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

經(jīng)過(guò)幾年的施工經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們得出，對(duì)模袋混凝土關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的控制，會(huì)直接影響到模袋混凝土的質(zhì)量是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。以下列舉部分具有代表性試驗(yàn)數(shù)據(jù)及抗凍融試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表[6](見(jiàn)表2～4，如圖1所示)。

表2 模袋混凝土配合比數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果(采用奈系外加劑)

表3 模袋混凝土配合比數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果(采用聚羧酸外加劑)

圖1 模袋混凝土抗凍融試驗(yàn)中凍融循環(huán)次數(shù)與動(dòng)彈性模量損失圖

表4 河套灌區(qū)XXXXXX工程模袋混凝土配合比數(shù)據(jù)表

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們得出以下關(guān)于模袋混凝土關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)控制要求：

(1)模袋混凝土組成材料的計(jì)量均以質(zhì)量計(jì)，組成材料稱(chēng)量的允許偏差水泥、摻和料、水、外加劑溶液允許偏差+1%，砂、石允許偏差+2%[7]。

(2)計(jì)量系統(tǒng)在混凝土生產(chǎn)中，各種原材料的配料稱(chēng)量、混凝土拌合物的均勻性和拌合時(shí)間設(shè)專(zhuān)業(yè)質(zhì)檢員進(jìn)行檢查并記錄，每8h不少于2次[8]。

(3)模袋混凝土的水膠比不得大于0.45。

(4)模袋混凝土的砂率不得大于50%。

(5)模袋混凝土的含氣量，拌合站出機(jī)口含氣量要求為(6±1)%，運(yùn)輸?shù)綕仓F(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)泵車(chē)加壓后，泵管出口處混凝土含氣量要求不得小于5%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出，使用奈系外加劑的混凝土，在經(jīng)過(guò)高壓泵送以后，混凝土的含氣量?jī)H能保持在2.5%～3.8%范圍內(nèi)。使用聚羧酸加劑的混凝土，在經(jīng)過(guò)高壓泵送以后，混凝土的含氣量可以保持在5.0%～6.5%范圍內(nèi)。

(6)模袋混凝土在拌合站出機(jī)時(shí)坍落度控制為240～260mm，擴(kuò)展度控制為580～600mm?；炷翉某鰴C(jī)到現(xiàn)場(chǎng)澆筑，坍落度損失不得大于20mm，擴(kuò)展度損失不得大于50mm?；炷翉某鰴C(jī)到澆筑完成嚴(yán)禁二次加水，如現(xiàn)場(chǎng)停留時(shí)間較長(zhǎng)，可向混凝土中加入適量外加劑[7]。

3 結(jié)語(yǔ)

模袋混凝土具有較好的抗凍抗?jié)B性能，適宜寒冷地區(qū)渠道防滲襯砌工程。河套灌區(qū)模袋混凝土襯砌工程是國(guó)家重點(diǎn)水利工程，工程質(zhì)量至上，嚴(yán)把每道工序是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。模袋混凝土做為一種特殊混凝土，在水膠比、砂率、含氣量、擴(kuò)展度等關(guān)鍵指標(biāo)都有區(qū)別于普通混凝土。關(guān)鍵性指標(biāo)的控制是模袋混凝土質(zhì)量控制的基礎(chǔ)點(diǎn)，模袋混凝土作為一種新型的防滲襯砌結(jié)構(gòu)型式，在各種工程中逐步被推廣應(yīng)用。希望通過(guò)參考本文，給予廣大讀者一些見(jiàn)解，從而可以提高今后模袋混凝土施工質(zhì)量，并為國(guó)家制定模袋混凝土規(guī)范提供一些經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的參數(shù)。