水下不分散混凝土施工技术样本

水下不分散混凝土施工技术

1.概述

众所周知, 水泥虽然是水硬性材料, 但若将混凝土拌合物直接倾倒于水中, 当其在水中下落时, 由于水的冲洗作用, 骨料将与水泥分离, 部分被水带走, 部分长期处于悬浮状态。当水泥下沉时, 已呈凝固状态, 失去胶结骨料的能力。这样在水中直接浇筑的混凝土拌合物一般分为一层砂、砾石骨料, 一层薄而强度很低的水泥絮凝体或水泥渣, 不能满足工程要求。因此, 水下混凝土过去都要求在与环境水隔离的条件下浇筑, 而且浇筑过程不能中断, 以减少水的不利影响, 在其硬化后还要清除一定数量的强度不符合要求的混凝土。传统的水下混凝土施工方法一般有两类: 一类是先围堰后排水, 混凝土的施工与陆地相同, 存在先期工程量大、工程造价高、工期长等缺点; 另一类是利用专用施工机具把混凝土和环境水隔开, 将混凝土拌合物直接送至水下工程部位, 主要有导管法、预填骨料灌浆法、模袋法、开底容器法等。这些施工方法使混凝土拌合物容易受到水的冲刷造成材料严重离析, 水泥流失, 混凝土质量下降, 同时造成环境污染。按常规浇筑水下混凝土的关键是尽量隔断混凝土与水的接触, 但这将使施工工艺变得复杂, 工期变长, 工程成本大大增加, 况且也难以保证水中混凝土的质量。随着近海开发及大量水下结构工程的建设, 特别是在海洋深水区的开发利用, 对混凝土水下浇筑、施工的质量要求越来越高。因此, 对传统混凝土进行改性使之能克服上述缺陷, 是十分必要的。在这一背景下, 出现了水下不分散混凝土。

水下不分散混凝土是原西德Sibo公司于1974年研制、 1977年推广的一项新的水下混凝土施工技术。1980年日本在引进西德专利技术的基础上研制成功首例絮凝剂并开始推广使用, 中国则在1986年研制成功首例絮凝剂, 1987年开始推广应用以来, 迄今为止, 已经开发出十余种具有一定水平的水下不分散剂产品, 并在交通、水利水电、石油、核电站及民用建筑工程中获得了广泛的应用, 如三峡右岸重件码头工程、大连港码头修复、湖北黄石长江大桥、武汉二桥、洛阳黄河桥、胜利油田、辽河油田、钱塘江大堤加固、长江取水工程、秦山核电站取水口、以及海军的某些工程等, 这些工程都因水下不分散混凝土的使用创出了质量好、速度快、造价低的经济效益。中国水下不分散混凝土技术日渐成熟, 已在实验室配制出 90 天抗压强度超过 100M Pa 的水下不分散混凝土。

水下不分散混凝土是在普通混凝土中掺入以纤维素系列或丙烯系列水溶性高分子物质为主要成分的絮凝剂, 该外加剂的作用主要是使混凝土具有粘稠性, 提高了新拌混凝土的粘聚力, 从而抑制水下施工时水泥和骨料分散, 保证混凝土在水中自由下落时抗离析、抗分散。水下不分散混凝土技术填补了普通混凝土水下施工的不足和缺陷, 大大简化了水中混凝土的施工工艺, 促进了水中混凝土施工技术的发展。

2.水下不分散混凝土有着与传统水下混凝土完全不同的特点。

2.1.新拌混凝土的性能

⑴抗分散性。水下不分散混凝土由于保水性好, 具有高抗分散性, 即使在水中自由落下, 也很少出现由于水洗作用而导致材料分离现象。由于抗分散性好, 水下不分散混凝土水下强度与陆上(空气中)强度相比相差小, 故可不排水施工。

拌和物在40㎝深水中自由落下后的组分筛洗分析结果见表1。

表1 普通混凝土和水下不分散混凝土的筛洗分析

由表1可看出, 普通混凝土的水泥流失率在60%以上, 而水下不分散混凝土水泥流失率仅为10.2%, 说明水下不分散混凝土具有良好的抗分散性, 它能使混凝土在水中落下时保持其配合比基本不变, 在水下得到材料均匀的混凝土。

⑵自流平性与填充性.水下不分散混凝土黏稠, 富有塑性, 即使它在水下水平流动的情况下, 也可得到浇筑均匀的混凝土, 坍落度在20㎝以上,, 其黏稠性也很好。一般情况下, 1h 内还可保持流动能力, 满足施工要求。由于具有优良的自流平性与填充性, 故可在密布的钢筋之间、骨架及模板的缝隙内依靠自重填充。

⑶保水性与整体性。由于水下不分散剂中的高分子长链在溶胀过程中能吸收大量的游离水, 以及高分子的网络中封闭了一部分自由水,,

水下不分散混凝土很少出现泌水和浮浆现象。由于水下不分散混凝土不易离析, 不但可提高施工的可易性和可泵性, 还可提高混凝土与钢筋的握裹强度和层间的粘结强度。

⑷安全性。由于水下不分散混凝土具有良好的抗水洗能力, 因此水泥很少流失, 不污染施工水域, 为环保型产品,。而且当前所生产出的絮凝剂经生物安全检验为无毒产品, 因此可用于一切水下工程。

2.2水下不分散混凝土的主要物理力学性能

⑴水下不分散混凝土水中成型抗压强度与水灰比的相关关系( 如图1所示)

注: f w, 28——水中成型28 d 抗压强度(MPa) ; W/ C——水灰比

⑵水下不分散混凝土的力学性能

对水下不分散混凝土的性能进行检验, 可知水下不分散混凝土有着优良的力学性能及耐久性能(抗渗性能), 如表2所示。

表2 水下不分散混凝土的力学性能检验

抗压强度 MPa 抗折强度 MPa 抗渗

性能

轴心抗压

强度 MPa

劈裂抗拉

强度 MPa

容重

kg·m - 3 7d 28d 7d 28d