水下不分散混凝土性能的试验研究_韦灼彬

图 1 减水剂掺量对强度的影响 3.1.2 水下快硬抗分散剂掺量
图 2 给出了 C2 和 C4 两组混凝土试件的 1 d 抗压强度。可 以看到，在保持坍落度基本相同的条件下，随着水下抗分散剂 掺量的增加，1 d 的水下水上抗压强度均下降，但幅度不大。 3.1.3 水灰比的影响
C5、C6 和 C7 三组混凝土试件的抗压强度测试数据见图 3、4。 可以看出，在水下抗分散剂和减水剂掺量相同的情况下，可以 看出，混凝土的水下水上抗压强度都随着水灰比的降低而显著 提高，水灰比越低其强度提高越明显，水灰比为 0.42 的 1d 强度
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水剂、水灰比、消泡剂等对水下不分散混凝土的抗分散性和抗 压强度等性能的影响规律。
1 试验原材料及试验方法
1.1 原材料
（1）水泥：唐山冀东牌 P·O 52.5R 级水泥。 （2）细骨料：普通河砂，含水率为 0.4%，细度模数为 3.2。 （3）粗骨料：人工碎石，连续级配，粒径为 5~25 mm。 （4）水：拌和用水采用自来水。 （5）外加剂：①由海军工程大学天津校区研制的水下快硬 抗分散剂；②聚羧酸高性能减水剂。
摘 要： 研究了水下抗分散剂、高效减水剂、消泡剂、水灰比等对水下混凝土抗分散性和抗压强度等性能的影响规律。结果表明：随着水
下抗分散剂掺量增加，混凝土的抗压强度下降。当水下抗分散剂和高效减水剂复合掺加时，能够提高混凝土抗压强度。掺加消泡剂有利于
提高水下抗分散混凝土的工作性和抗压强度。降低水灰比有利于提高混凝土的水下抗分散性和抗压强度。
2 试验方案
表 1 给出了试验所设计的各组混凝土配合比及其坍落度 测试结果，如图 1~4所示。
编号
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
抗分散剂 15 15 15 12 12 12 12 15 15
掺量 /% 减水剂 0.06 0.10 0.06 0.16 0.16 0.16 0.10 0.10
2012 年 第 2 期（ 总 第 268 期 ） Number 2 in 2012（TotaFra Baidu bibliotek No.268）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2012.02.040
混
凝
土
Concrete
实用技术 PRACTICAL TECHNOLOGY
水下不分散混凝土性能的试验研究
韦灼彬，唐军务，王文忠 （海军工程大学 后勤指挥与工程系，天津 300450）
分数，文中其余掺量的意义与此相同）相同的情况下，减水剂掺 量不同（C1，C2 和 C3 试件）对混凝土 1 d 抗压强度的影响。从 中可以看出，混凝土的水下强度随着减水剂掺量的增加先减小 而后稍有增加，但总体来看强度是不断降低的，但幅度不大。而 水上强度随着减水剂掺量的增加而降低。
图 2 抗分散剂掺量对强度的影响
1.2 试验方法
1.2.1 试验参照标准 DL/T 5117—2000《水下不分散混凝土试验规程》；DL/T 5330—
2005《水工混凝土配合比设计规程》；JTJ 270—98《水运工程混 凝土试验规程》。 1.2.2 混凝土的搅拌
准确称量试验所需的砂、石、水泥，将粉状高效减水剂一并 加入搅拌机，干搅 0.5 min 后，边搅拌边加入一半用水量，搅拌 2 min，再加入配制好的水下抗分散剂与另一半用水量，搅拌并 较普通混凝土延长 2 min 出料。 1.2.3 水下不分散混凝土的成型方法
图 6 消泡剂掺量对水上强度的影响
降低了其含气量所致。
3.2 水灰比对混凝土抗分散性的影响
图 7 所示的是水灰比对混凝土抗分散性的影响情况（C5、 C6 和 C7 试件）。可以看出，水灰比越小，其水泥流失量越少，水 下抗分散性越好，强度越高。这是因为，水灰比越小，且在加入 了一定量的水下抗分散剂后，使骨料的黏度增大，这既可以防 止骨料离析，又可以在养护初期防止水分过分流失，有利于水 泥水化，从而能够提高混凝土的密实度。
WEI Zhuo-bin，TANG Jun-wu，WANG Wen-zhong （Deptement of Logistics Command and Engineering，Naval University of Engineering，Tianjin 300450，China）
Ab s tra ct: Effects of underwater anti-washout admixture，high-range water-reducing admixture，defoamer and water cement ratio etc.on the washout resistance and compressive strength of non-dispersible underwater concrete were investigated.The results indicate that compressive strength of concrete decreases with the increase of underwater anti-washout admixture dosage.When underwater anti-washout admixture and high-range water-reducing admixture are added together，compressive strength of concrete can be improved.Adding defoamer has the advantage in improving the workability and compressive strength of non-dispersible underwater concrete.Reducing water cement ratio has the advantage in improving the washout resistance and compressive strength of concrete. Ke y w o rd s : non-dispersible underwater concrete；underwater anti-washout admixture；water cement ratio；compressive strength；washout resistance
表 1 混凝土的配合比及其坍落度测试结果
材料用量 （/ kg/m3）
消泡剂
水泥
砂
石
-
480
819
819
-
480
819
819
-
480
819
819
-
480
819
819
-
500
819
819
-
500
819
819
-
500
819
819
0.05
480
819
819
0.06
480
819
819
水 210.0 210.0 210.0 210.0 210.0 236.0 250.0 210.0 212.7
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图 4 不同水灰比对水上强度的影响 图 5 消泡剂掺量对水下强度的影响
图 8 消泡剂掺量对含气量的影响
3.3 消泡剂掺量对含气量的影响
图 8 所示的是消泡剂掺量对水下不分散混凝土含气量的 影响情况（C8、C9 和 C10 试件）。从图中可以看出，水下不分散 混凝土含气量随着消泡剂掺量增加而减少，因为消泡剂在一定 程度上消除了由水下抗分散剂引入混凝土拌合物中的气泡，因 而较少的含气量对提高强度很有益处。
水下不分散混凝土的抗分散性的检验方法较多，本试验 采用称重法测水泥流失量来评价其抗分散性。取一铁皮桶，在
桶底部放一容积 1 500 mL 的容器，桶内装水至高度 500 mm。 拌制 2 kg 水下不分散混凝土，从水面自由落下倒入水中的容 器内，使之全部进入水下容器，不得洒漏，静置 5 min。将容器 从水中提起，排掉混凝土上面积留下的水，称其质量，重复进 行上述操作三次，取各次平均值，精确到 0.1%，从而测出水泥 流失量[10]。
水箱：高度 450 mm，内注自来水，水温为（20±3）℃。将水下
成型用的试模置于水箱中，将水加至试模上限 150 mm 处，用手 铲将搅拌好的水下不分散混凝土拌合物从水面处向水中落下 浇入试模中，投料应连续操作，料量应超出试模表面，将试模从 水中取出，静止 5~10 min，使混凝土自流平、自密实而达到平稳 状态，用木锤轻敲击试模两侧面促进排水，然后将其放回水中， 初凝之前用抹刀抹平，放置 2 d 拆模，在水中进行养护，达到龄 期进行测试。 1.2.4 水下不分散混凝土的抗分散性试验
4 结论
（1）随着水下抗分散剂掺量增加，混凝土的抗压强度下降。 当水下抗分散剂和高效减水剂复合掺加时，有助于降低混凝土 用水量，提高混凝土抗压强度。
（2）掺加消泡剂能够降低含气量，有利于改善水下抗分散 混凝土的工作性，提高其抗压强度。
（3）混凝土的抗压强度随着水灰比的降低而显著提高，水 灰比越小，水下抗分散性越好。
水灰比
0.44 0.44 0.44 0.44 0.42 0.47 0.50 0.44 0.44
坍落度 /mm 170 210 240 230 250 255 255 210 240
3 试验结果及讨论
2.1 各种因素对混凝土强度的影响
3.1.1 减水剂掺量 图 1 表示在水下抗分散剂掺量（指其占胶凝材料质量的百
参考文献： [1] 蒋正武，等.水下抗分散混凝土的性能研究[J].建筑材料学报，2000
（6）：129-134. [2] Kamal Henni Khayat.Effects of anti-washout admixtures on fresh con－
图 3 不同水灰比对水下强度的影响
达到水灰比为 0.50 近 2 倍。可见水灰比对混凝土的强度影响是 非常显著的。 3.1.4 消泡剂掺量
图 5、6 所示的是消泡剂对水下不分散混凝土抗压强度的 影响情况（C8、C9 和 C10 试件）。从图中可以看出，混凝土的水 下水上抗压强度都随着消泡剂掺量的增加而显著提高，消泡剂 掺量为 0.06%的 1 d 水下强度是不掺消泡剂的 2 倍，可见消泡剂 能显著提高混凝土抗压强度。这主要是因为消泡剂的掺入在一 定程度上消除了由水下抗分散剂引入混凝土拌合物中的气泡，
关键词： 水下不分散混凝土；水下抗分散剂；水灰比；抗压强度；抗分散性
中图分类号： TU528.36
文献标志码： A
文章编号： 1002-3550（2012）02-0124-03
Exp e rim e n ta l s tu d y o n p ro p e rtie s o f n o n - d is p e rs ib le u n d e rw a te r co n cre te
0 引言
在未来的几十年里，随着近海的开发及大量水下工程的 建设，混凝土水下施工的次数将越来越多，因此，除了要求混 凝土的质量更高外，还要求施工工艺要简单，经济要合理，且 对环境无污染[1]。普通混凝土在水下施工时存在许多不能彻底 克服的性能缺陷，而水下不分散混凝土是在混凝土拌合物中 掺加一种新型的外加剂— ——水下抗分散剂，以大大提高拌合 物的黏聚性，从而在根本上解决了普通混凝土水下施工所遇 到的分散、离析等问题[2]。而水下抗分散剂是一种具有较长链 状结构的高分子聚合物，它在水泥微粒之间能起到联接和架 桥作用，混凝土中的水溶性聚合物通过氢键与部分拌和水结 合，并以分子形式分散于拌和水中，因此拌和水被束缚于水溶 性聚合物的网状结构里，从而把水泥和抗分散剂包裹起来不 易受到外界水分子的冲洗而分散[3]，实践证明，掺加水下抗分 散剂是配制水下抗分散混凝土最关键的措施[4]。据 Sonebi 和 Khayat[5-6]等人的文献报导，近年常用的水下不分散剂的主要 成分为 welan 树脂和纤维素类，并辅以粉煤灰、磨细矿渣、缓 凝剂、萘磺酸盐和密胺树脂等。我国从 20 世纪 80 年代开始对 水下不分散混凝土进行研制开发，其研究和应用已有近 30 年 的历史，在水利水电、交通、石油及民用建筑工程中等领域得 到了广泛的应用[7-9]。本研究外加剂采用由同济大学研制的水 下快硬抗分散剂，系统研究了不同因素，如水下不分散剂、减 收稿日期：2011-08-15