潘瓏云 鐘佛明 趙國(guó)衛(wèi) 明邦泉

(深圳市永恒業(yè)混凝土有限公司)

1 珠三角水資源配置工程簡(jiǎn)介

珠江三角洲水資源配置工程是國(guó)務(wù)院確定的全國(guó)172 項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一，也是廣東省歷史上投資額最大、輸水線路最長(zhǎng)、受水區(qū)域最廣的水利工程。該工程輸水管道隧洞采用管片-鋼筋混凝土內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，如圖1，通過(guò)管片與鋼筋砼內(nèi)襯聯(lián)合受力，同時(shí)承受外側(cè)土壓及內(nèi)側(cè)高水壓及空管檢修相互交替作用。該工程地處郊區(qū)，從預(yù)拌混凝土企業(yè)生產(chǎn)混凝土并運(yùn)輸?shù)焦こ痰攸c(diǎn)路程，考慮深圳車(chē)流高峰堵車(chē)情況，實(shí)際運(yùn)輸時(shí)間可達(dá)1～2 小時(shí)。而在施工過(guò)程中，由于管片內(nèi)襯砼是無(wú)法振搗的，到現(xiàn)場(chǎng)的混凝土即需要保持良好的施工性能，又要能自動(dòng)填充到管片內(nèi)無(wú)法振搗的地方并自動(dòng)密實(shí)，因此該工程應(yīng)采用高保坍自密實(shí)混凝土，以確保隧洞內(nèi)管道質(zhì)量。

圖1 隧洞管片- 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)示意圖

2 高保坍自密實(shí)混凝土

自密實(shí)混凝土 (Self Compacting Concrete Self-Consolidating Concrete 簡(jiǎn)稱(chēng)SCC)是指在自身重力作用下，能夠流動(dòng)、密實(shí)，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時(shí)獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加振動(dòng)的混凝土[1]。其具有的高流動(dòng)性，高填充性，高抗分離等特性，避免了施工過(guò)程中因?yàn)闊o(wú)法振搗而出現(xiàn)混凝土如蜂窩、空心、露筋等質(zhì)量缺陷。自密實(shí)混凝土常常根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)要求不同，出現(xiàn)了不同特性的品種，而高保坍自密實(shí)混凝土就是一種為解決珠江三角洲水資源配置工程路況差距離遠(yuǎn)而設(shè)計(jì)的自密實(shí)混凝土，其具有高保坍性能，能實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的施工狀態(tài)，并可以通過(guò)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)2～5 小時(shí)保坍時(shí)間。

3 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)及材料選擇

3.1 水泥

水泥強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)混凝土的試配強(qiáng)度等級(jí)選擇，同時(shí)考慮與減水劑相容性問(wèn)題，通常自密實(shí)混凝土比普通混凝土水泥用量多、水泥強(qiáng)度等級(jí)高。《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，使用礦物摻合料的自密實(shí)混凝土，宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

3.2 礦物摻合料

礦物摻合料是配制自密實(shí)混凝土的必要條件，它們不但可以提高拌合物的流動(dòng)性、還可以減少水泥用量和水化熱，并通過(guò)二次火山灰效應(yīng)參與水化進(jìn)程，提高混凝土后期強(qiáng)度。常用的礦物摻合料有粉煤灰、礦粉和硅粉，礦物摻合料的細(xì)度和吸水量是重要的參數(shù)，實(shí)驗(yàn)表明，摻入適量粉煤灰對(duì)自密實(shí)混凝土流動(dòng)性更有利，但粉煤灰摻量不宜大于50%，否則會(huì)嚴(yán)重影響自密實(shí)混凝土耐久性[6]。

3.3 骨料

研究發(fā)現(xiàn)，粗骨料的粒徑對(duì)自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性影響很大，自密實(shí)混凝土選擇粗骨料時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇連續(xù)級(jí)配、平均粒徑適當(dāng)?shù)氖覽7]，《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，粗骨料最大粒徑不宜大于20mm；石子的含泥量≤1.0%、泥塊含量≤0.5%、針片狀顆粒含量≤8%；石子孔隙率＜40%。該工程使用了廣西賀州生產(chǎn)的5mm～20mm 碎石作為粗骨料，最大粒徑Dmax20mm，同時(shí)采用惠州博羅河砂，嚴(yán)格控制砂中氯離子含量。

3.4 外加劑

因該工程路況復(fù)雜，運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)，為保證該工程自密實(shí)混凝土滿(mǎn)足施工要求，需要找到一款保坍效果為3小時(shí)左右的外加劑，為達(dá)到最佳使用效果，我們對(duì)比了華軒高新提供保坍效果分別為1 到4 小時(shí)的樣品，對(duì)應(yīng)樣品型號(hào)分別為BT-001、BT-002、BT-003、BT-004，其主要區(qū)別在于型號(hào)越高，保坍組分越高，保坍時(shí)間越長(zhǎng)，試配結(jié)果如表1 所示：

表1 不同型號(hào)外加劑擴(kuò)展度隨時(shí)間變化

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，保坍組分越高，滯后反大現(xiàn)象越明顯，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，反之保坍組分越低，損失越快；從拌合狀態(tài)看，003 型2 小時(shí)狀態(tài)仍有輕微泌水現(xiàn)象，003 型4 小時(shí)狀態(tài)仍有泌水現(xiàn)象，考慮混凝土從配送到澆筑時(shí)間間隔約2～3 小時(shí)，故選擇BT-002型外加劑作為生產(chǎn)使用，其保坍效果約3 小時(shí)，滿(mǎn)足工程混凝土配送要求。

該工程使用的材料具體情況如表2 所示。

3.5 配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C30 自密實(shí)混凝土，實(shí)現(xiàn)其性能達(dá)到高流動(dòng)性、高填充性、高抗離析性，本工程配合比設(shè)計(jì)采用的是體積法，具體計(jì)算步驟如下：

表2 原材料規(guī)格產(chǎn)地

⑴粗骨料計(jì)算：根據(jù)鋼筋混凝土內(nèi)襯管道尺寸及施工特點(diǎn)，參考SF2 取Vg=0.32m3作為粗骨料體積。

表3 自密實(shí)混凝土填充性指標(biāo)

表4 配合比驗(yàn)證數(shù)據(jù)

根據(jù)強(qiáng)度結(jié)果, 繪制強(qiáng)度與水膠比線性關(guān)系曲線（圖2），當(dāng)配置強(qiáng)度為38.2MPa 時(shí)，由線性公式Y(jié)=180x－39.233 得最佳水膠比為0.43，結(jié)果表明，水膠比為0.43 時(shí)滿(mǎn)足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

圖2 強(qiáng)度與水膠比線性關(guān)系曲線

此時(shí)該配合比設(shè)計(jì)的容重為2284kg/m3，實(shí)測(cè)2295kg/m3，δ=1.005，在0.98 與1.02 之間，配合比維持不變，因該拌合物性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，故此配合比最終確定如表5。

4 試產(chǎn)與模擬試驗(yàn)

為保證該配合比滿(mǎn)足實(shí)際施工要求，正式生產(chǎn)前還需進(jìn)行試產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)。

試產(chǎn)階段，生產(chǎn)前注意準(zhǔn)備好所用的材料及料倉(cāng)，檢查計(jì)量設(shè)備與生產(chǎn)設(shè)備工作情況，嚴(yán)格核對(duì)好生產(chǎn)配合比，正常生產(chǎn)2 車(chē)約10 方自密實(shí)混凝土，過(guò)磅檢測(cè)容重誤差情況，取樣檢測(cè)混凝土拌合物性能。

圖3 自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度試驗(yàn)

模擬試驗(yàn)階段，攪拌車(chē)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，記錄運(yùn)輸時(shí)間，并現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的擴(kuò)展度，擴(kuò)展時(shí)間，擴(kuò)展度不宜小于650mm，如不滿(mǎn)足要求應(yīng)及時(shí)通知調(diào)整配合比，待擴(kuò)展度檢測(cè)合格后開(kāi)始進(jìn)行填充性試驗(yàn)，工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)了500cm×110cm×50cm 的長(zhǎng)方體模具，上方用玻璃板蓋實(shí)，兩頭留有進(jìn)料口與排氣口,兩邊口徑寬20cm，內(nèi)部等距離設(shè)置了三個(gè)擋板，與玻璃蓋板間隙為5cm,如圖4所示：

圖4 現(xiàn)場(chǎng)填充試驗(yàn)?zāi)＞呤疽鈭D

當(dāng)混凝土從進(jìn)料口進(jìn)入時(shí)，混凝土在玻璃蓋住的模具內(nèi)自動(dòng)從一個(gè)卡槽流到下一個(gè)卡槽，三個(gè)卡槽能逐個(gè)流平，說(shuō)明該自密實(shí)混凝土填充性能良好，滿(mǎn)足施工要求。

表5 C30 高保坍自密實(shí)配合比

圖5 現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)效果圖

經(jīng)24 小時(shí)拆模后，模塊整體外觀完整，無(wú)蜂窩、空洞、掉角、麻面等現(xiàn)象。7 天后隨機(jī)從不同位置抽區(qū)6 個(gè)芯樣，芯樣外觀密實(shí)度良好，骨料分布均勻，無(wú)明顯缺陷，強(qiáng)度均勻，具體情況如表6 所示：

表6 模塊抽心情況匯總

填充試驗(yàn)結(jié)束后，最后進(jìn)行泵機(jī)試驗(yàn)，因該工程在井下30 米隧洞內(nèi)施工，現(xiàn)場(chǎng)選擇了防離析串筒裝置及泵機(jī)配合使用，攪拌車(chē)倒車(chē)卸入串筒內(nèi)，再通過(guò)一定斜度的串筒流到泵機(jī)料斗中，經(jīng)檢測(cè)，泵斗中的混凝土和易性良好，泵管泵送出的混凝土狀態(tài)滿(mǎn)足施工要求。

5 結(jié)語(yǔ)

珠江三角洲水資源配置工程隧洞內(nèi)管片鋼筋砼內(nèi)村自密實(shí)混凝土從2019 年7 月施工，同年10 月上旬結(jié)束，總共澆筑了約6000m3，經(jīng)檢查，混凝土結(jié)構(gòu)完整，表面平整光滑，沒(méi)有蜂窩露筋，強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，隧洞質(zhì)量完好，有效的保證了工程質(zhì)量與進(jìn)度。