高流态自密实混凝土试验

1、高流态自流密实性混凝土的研究和应用【摘要】：。水电站底孔钢衬底部由于钢筋过于密集，人员和设备都难以入仓进行混凝土的正常浇筑，用常规方法浇筑极易出现振捣不密实、脱空、架空和空洞现象，为了最大限度地施工好该区域的混凝土，光照电站研究采用高流态自流密实性混凝土，有效地解决了高密钢筋区混凝土施工难的问题。【关键词】：光照电站 自流密实 高流态混凝土 高密钢筋区 配合比设计1. 概论水电站位于盘江上，拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝高200.5m,电站总装机容量为1040MW。工程枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪表孔、放空底孔、右岸引水系统及地面厂房等组成。在表孔溢洪道右侧布置1个底孔，主要为水库放空设置，

2、并可用于大坝后期施工导流。为适应碾压混凝土施工，底孔采用有压流形式，水平布置。孔身为矩形断面，进口底板高程640.00m，孔身尺寸4m×6.5m(宽×高)，出口控制断面4m×6m(宽×高)，鼻坎高程643.90m，反弧半径45m，挑流角27°。进口段设平板检修闸门和平板事故闸门，下游出口设弧形工作门，孔身采用钢板衬砌。因钢衬底部钢筋较密，同时孔身较宽，中间浇筑的砼无法使用振捣器振捣。为了解决底孔钢衬底板混凝土施工难和保证砼浇筑质量，光照闽江-黄河水电工程联营体参照三峡工程和公伯峡工程获得成功应用的配合比，进行高流态自密实混凝土配合比试验。2.砼

3、原材料品种及主要试验设备2.1 水泥：试验水泥采用畅达瑞安水泥有限公司生产的畅达牌P·O42.5普通硅酸盐散装水泥。2.2 粉煤灰：采用安顺火电厂生产的级粉煤灰。2.3 外加剂2.3.1 山西黄河新型化工有限公司生产的HJSXA1聚羧酸盐减水剂，该减水剂以聚羧盐为主体的多种高分子有机化合物，经接技共聚生成的，具有极强的减水性能，属当今世界上技术领先的环保型混凝土外加剂。2.3.2南京瑞迪高新技术有限公司生产的HLC-SWC高流态混凝土外加剂，产品由高性能减水剂、流化剂、保塑增强剂及抗离析剂组成的复合型荼系减水剂。是一种不用振捣而使混凝土密实的混凝土外加剂，适用于制备高流态混凝土。2.

4、3.3山西黄河新型化工有限公司生产的HJAE-A引气剂。2.4 粗骨料：采用光照水电站八九联营体砂石系统生产的泥灰岩人工碎石，粒径分别为520mm、2040mm。2.5 细骨料：采用光照水电站八九联营体砂石系统生产的人工砂。2.6根据自密实混凝土应用技术规程 (CESC203:2006 )，试验过程使用U型B箱和L型箱检验高流态自密实混凝土拌和物性能，两种试验设备图1和图2，实物图见图3和图4,由于自密实混凝土应用技术规程 (CESC203:2006 )配合比设计要求骨料最大粒径不宜大于25mm,而本工程高流态砼配合比所应用泄水底孔钢筋间距较大15cm20cm,因此箱形填充高度试验只作参考。

5、图1 U型 -B箱容器图3 U型-B箱图4 L型槽3.砼原材料品质检验3.1 水泥物理力学性能检验（见表3.1） 从检测结果可知：水泥物理力学性能检测结果满足规范要求。畅达P.O42.5水泥物理力学性能检验表3.1 项目批号密度(g/cm3)细度（%）标准稠度（%）安定性凝结时间（h:min）抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）初凝终凝3d28d3d28d102313.11.225.6 合格3:104:0630.057.45.98.9102523.12.126.0 合格3:515:0029.553.56.09.0GB175-1999/10/合格0:451016.042.53.56.532 粉煤

6、灰物理力学性能检验（见表3.2）粉煤灰物理力学性能检验 表3.2 项目品种批号密度(g/cm3)细度（%）需水量比（%）含水量（%）烧失量（%）安顺级灰2006-1207-12.4313.998.00.26.99 安顺级灰2006-1218-12.4313.596.00.27.04 DL/T5055- 1996级/129515级/2010518级/45115/15从表3.2可知：安顺级灰所检测物理力学指标符合级要求。3.3 外加剂品质检验3.3.1 外加剂物理化学性能检验（见表3.3.1）外加剂物理化学性能检验表3.3.1外加剂名称外观固形物（%）PHK2O(%)Na2O(%)总碱量（%）HJ

7、SXA1棕红色液体34.66.52HJUNF2H棕色固体91.19.72HJAEA棕褐色胶状体78.549.990.096.026.083.3.2 外加剂适应性试验外加剂适应性试验表3.3.2品 种外加剂名称标准稠度用水量(%)安定性凝结时间（h:min）初 凝终 凝畅达P·O42.5水泥无掺26.4合格3:104:06山西黄河HJSX-A1（1.0%）25.2合格3:164:49南京瑞迪HLC-SWC（1.01%）23.0合格4:009:22山西黄河HJAE-A（0.5/万）25.4合格3:276:03从表3.3.2可知，畅达P·O42.5水泥与三种外加剂适应性良好。3.

8、3.3 掺用外加剂砼物理、力学性能检验（见表3.3.3）3.3.4 从表3.3.1至3.3.3可知：三种外加剂品质皆符合规范要求。18掺用外加剂砼物理、力学性能检验表3.3.3外加剂品种掺量(%)砼和易性减水率（%）泌水率比（%）含气量（%）缓凝时间min抗压强度比（%）初凝终凝3d7d28dHJSXA1聚羧盐减水剂1.0好30.002.8146178185180159HLCSWC高流态混凝土外加剂0.9好25.002.4208187179157132HJAEA0.5/万好8.36.3 9.3-3-2858686引气剂（GB8076-1997）合格品/6803.090120808080一等品/

9、6703.090120959595缓凝高效减水剂（GB8076-1997）合格品/101004.590/120115110一等品/121004.590/125125120引气剂（DL/T5100-1999）/6704.55.590120909085缓凝高效减水剂（DL/T5100-1999）/151003.01202401251251203.4 粗骨料品质检验3.4.1 粗骨料物理、力学性能（见表3.4.1）3.4.2 粗骨料颗粒级配检验（见表3.4.2）粗骨料物理、力学性能 表3.4.1 项目粒径（mm）表观密度（kg/m3）堆集密度（kg/m3）紧密密度（kg/m3）饱和面干密度（g/cm

10、3）饱和面干吸水率（%）裹粉量（%）泥块含量（%）针片状（%）压碎指标（%）5202.74151716682.730.50.4502.85.820402.74146416252.730.31.402.1DL/T5144-20012550/2.5D20、D401.0D800.5不允许1516注:因中骨料在拌和楼取样,裹粉较多,在砼试验时冲冼干净再使用粗骨料颗粒级配检验 表3.4.2 骨料粒径 (mm)项目520mm2.52.55.010.016.020.025.031.5筛余率（%）28334012500累计筛余（%）10098905717500JGJ53-92(累计筛余)/9510090100

11、4070/010/ 骨料粒径 (mm)项目2040mm10.016.020.025.031.540.050.063筛余率（%）88222825900累计筛余（%）10092846234900JGJ53-92(累计筛余)95100/80100/0100/人工细骨料物理、力学性能试验 表3.5.1 项目取样日期表观密度(kg/m3)饱和面干密度(g/cm3)饱和面干吸水率(%)石粉含量（%）泥块含量（%）FM2.672.651.6014.502.812.672.651.6011.202.93DL/T5144-20012500/不允许/人工细骨料颗粒分析 表3.5.2筛孔尺寸(mm)取样日期及项目5

12、.02.51.250.630.3150.160.080.082006.12.02筛余率（%）0.420.410.134.014.16.54.310.2累计筛余率（%）0.420.830.964.979.085.589.81002007.01.11筛余率（%）0.622.012.431.116.16.63.97.3累计筛余率（%）0.622.635.066.082.188.892.7100JGJ52-92区10035565358571958010090/区10025050107041927010090/区1001502504016855510090/3.4.3 从表3.4.1及表3.4.2可知：

13、粗骨料品质各项指标符合规范要求。3.5 细骨料品质检验3.5.1 人工细骨料物理、力学性能试验（见表3.5.1）。3.5.2 人工细骨料颗粒分析（见表3.5.2）。3.5.3 从表3.5.1及表3.5.2可知：人工砂品质符合规范要求，其颗粒级配皆处于区（中砂）。3.6 砼配合比试验拌合及施工用水采用光照工地自来水，其品质符合规范要求。4.混凝土配合比设计4.1高流态自密实混凝土配合比设计原则（1）、高流态自密实混凝土应满足混凝土结构设计的强度要求和各种使用环境下的耐久性要求。（2）、高流态自密实混凝土配合比应使混凝土具有均匀一致的外观质感，良好的流变性能、内在匀质性能、良好的体积稳定性,具有大

14、流动性、和易性好。（3）、混凝土不离析、不泌水，具有一定的塑性粘度；（4）、新拌混凝土具有较强的均匀性、填充性、骨料均匀分散；（5）、新拌混凝土减少坍落度经时损失。（6）、在保证混凝土质量的前提下尽量节约水泥、降低成本，以达到良好的技术经济效益。4.2 混凝土配制强度根据设计技术要求混凝土技术指标见表4.2.1配置强度计算公式采用：fcu,o=fcu,k+t混凝土配置强度见表4.2.2。 高流态混凝土技术指标表4.2.1序号砼标号龄期（d）级配抗渗等级抗冻等级备注1C2528W8F100 高流态混凝土配制强度表4.2.2序号混凝土标号（MPa）保证率P（%）保证率系数t标准差（MPa）配制强度

15、（MPa）1C25951.654.031.64.3配合比参数选择试验配合比参数选择试验表4.3试验 编号水胶比级配设计 扩散度 (mm)坍落度(mm)用水量(kg/m3)掺灰量(%)减水剂及掺量(%)引气剂HJAE-A (1/万)砂率(%)中石:小石(%)E040.43二600±5025027017525HJSX-A1 1.00.54360:40E050.40二600±5025027017525HJSX-A1 1.00.54160:40E060.37二600±5025027017525HJSX-A1 1.00.53960:40E070.43二600±50

16、25027017520HJSX-A1 1.00.54360:40E080.40二600±5025027017520HJSX-A1 1.00.54160:40E090.37二600±5025027017520HJSX-A1 1.00.53960:40E100.43二600±5025027017525HLC-SWC 1.10.54360:40E110.40二600±5025027017525HLC-SWC 1.10.54160:40E120.37二600±5025027017525HLC-SWC 1.10.53960:40E130.43二600&#

17、177;5025027017520HLC-SWC 1.10.54360:40E140.40二600±5025027017520HLC-SWC 1.10.54160:40E160.40二600±5025027016830HJSX-A1 1.00.34260:40E170.40二600±5025027016035HJSX-A1 1.00.34360:404.4拌和物性能试验拌和物性能试验结果 表4.4试验 编号扩散度 (mm)坍落度(mm)含气量(%)粘聚性粗骨料绝对 体积(m3/m3)水粉比(%)砼凝结时间(h:min)析水U型箱AB室填充高差(mm)L型箱填充高度

18、比 (%)初凝终凝E04590×5752635.7好0.3734.0无3.076E05580×5602725.8好0.3832.420:0525:42无2.986E06580×5602705.7好0.3830.7无3.189E07545×5372605.9好0.3734.0无2.980E08590×5802706.0好0.3832.419:2824:57无2.381E09580×5902625.7好0.3830.7无2.776E10590×6002754.1好0.3734.0无/E11615×6462725.2好0

19、.3832.431:0435:37无3.480E12655×6602785.0好0.3830.7无/E13530×5302644.5好0.3734.0无2.878E14646×6302696.1好0.3832.430:1634:45无2.795E15530×5952555.4好0.3830.7无3.083E16650×6202675.2好0.3833.522:1328:02无2.885E17650×6202705.1好0.3833.023:3528:11无3.182CECS 203：2006技术要求600±502502700

20、.32 0.35 (三级)26 40<5.0>804.5 混凝土拌和物扩散度、坍落度损失试验混凝土拌和物扩散度、坍落度损失试验结果表4.5试验 编号水灰比减水剂品种试验项目出机30min60min90minE080.4HJSX-A1扩散度(mm)590×580570×580570×580525×530坍落度(mm)270263256250E140.4HLC-SWC扩散度(mm)646×630595×650600×660668×650坍落度(mm)269268270268从检测结果可知：掺用HJSX-A1

21、减水剂90min后坍落度和扩散度损失极小，掺用HLC-SWC减水剂90min后坍落度和扩散度几乎没有损失。4.6水胶比与强度关系(见表4.6) 水胶比与混凝土抗压强度试验结果表4.6试验 编号水胶比级配扩散度 (mm)坍落度(mm)含气量掺灰量(%)减水剂及掺量(%)引气剂HJAE-A (1/万)抗压强度（MPa）7d28dE040.43二590×5752635.725HJSX-A1 1.00.526.035.8E050.40二580×5602725.825HJSX-A1 1.00.528.638.5E060.37二580×5602705.725HJSX-A1 1

22、.00.531.540.7E070.43二545×5372605.920HJSX-A1 1.00.526.535.9E080.40二590×5802706.020HJSX-A1 1.00.530.839.1E090.37二580×5902625.720HJSX-A1 1.00.534.942.2E100.43二590×6002754.125HLC-SWC 1.10.527.339.1E110.40二615×6462725.225HLC-SWC 1.10.531.042.2E120.37二655×6602785.025HLC-SWC 1

23、.10.535.045.8E130.43二530×5302644.520HLC-SWC 1.10.531.940.2E140.40二646×6302696.120HLC-SWC 1.10.533.943.5E150.37二530×5952555.420HLC-SWC 1.10.536.046.4E160.40二620×6502675.230HJSX-A1 1.00.327.0E170.40二620×6502705.135HJSX-A1 1.00.325.14.7 水胶比与强度关系曲线(见表4.7及图5至图8)胶水比与抗压强度关系方程表4.7掺灰

24、量(%)减水剂 品种龄 期7d28d相关方程R=axb相关系数（r）相关方程R=axb相关系数（r）25HJSX-A1R7=14.577X7.87920.9999R28=12.936X5.8720.994820HJSX-A1R7=22.219X25.2140.9984R28=16.668X2.7600.998625HLC-SWCR7=20.399X20.0910.9998R28=17.766X2.2161.000020HLC-SWCR7=10.858X6.68570.9995R28=16.383X2.2540.996748混凝土性能混凝土性能试验结果表4.8试验编号抗压强度（MPa）抗拉强度(MPa)极限拉伸 (×10-4)弹性模量(28d) (×104