无碱速凝剂在喷射混凝土中的推广应用

无碱速凝剂在喷射混凝土中的推广应用 无碱速凝剂在喷射混凝土中的推广应用 第29卷增刊(2) 2010年10月 四川水力发电 SichuanWaterPower Vo1.29,Supplement(2) Oct.,2010 无碱速凝剂在喷射混凝土中的推广应用 李学峰,张元继,吕玉娥 (中国水利水电第七工程局有限公司,四川成都610081) 摘要:掺无碱速凝剂代表了喷射混凝土发展的方向,但无碱速凝剂掺量大,成本高一直制约着其被广泛应用.通过高掺粉 煤灰和塑化剂以及低水胶比等途径,显着降低了掺无碱速凝剂喷射混凝土的成本,改善了喷射混凝土的可喷性和施工环境, 降低了混凝土回弹损失,经济效益显着,突破了无碱速凝剂被工程广泛应用的经济瓶颈. 关键词:无碱速凝剂;反应机理;性能研究;混凝土成本分析;推广应用 中图分类号:TV53;TV52;TV42;TV43文献标识码:B文章编号:1001-2184(2010)增24)037-05 1概述 速凝剂是一种能使混凝土迅速凝结和硬化的 调凝剂,分有碱和无碱两大类.无碱速凝剂主要 通过钙矾石的形成实现速凝,而有碱速凝剂则主 要通过片状Ca(OH)晶体快速析出和一种代号 为KCASSH(主要成分为K20,CaO,A1203, SiO,SO和H0)的无定形物质的形成来达到速 凝效果. 有碱速凝剂价格便宜,广泛用于喷射混凝土 工程中.但有碱速凝剂具有三大缺点:含碱量高, 容易加剧碱一骨料反应;混凝土后期强度损失大, 一 般在25%以上,有的甚至高达50%;有碱速凝 剂容易造成环境污染和人体伤害. 缺点,代表了今后喷射混凝土的发展方向.但无 碱速凝剂掺量大,价格高,导致掺无碱速凝剂混凝 土的成本大幅度增加,这在很大程度上制约了无 碱速凝剂的推广应用. 为解决掺无碱速凝剂喷混凝土成本过高问 题,我们从原 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 选择,配合比 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 及施工工艺三 方面着手进行试验研究,力图打破"成本过高"这 一 经济瓶颈,促进无碱速凝剂的推广应用. 2混凝土原材料的选择及试验 2.1水泥 采用华新水泥厂生产的普通硅酸盐水泥P. 042.5.水泥品质检验结果符合国家标准《硅酸 盐水泥,普通硅酸盐水泥》GB175—1999技术要 无碱速凝剂恰好可以克服有碱速凝剂的三大求(表1). 表1水泥品质检验结果表 2.2粉煤灰粉煤灰品质检验结果符合国家标准《用于水泥和 粉煤灰采用I级灰,为重庆珞璜火电厂生产.混凝土的粉煤灰》技术要求(表2). 表2粉煤灰品质检验结果表 2.3骨料 细骨料采用溪洛渡玄武岩质人工砂,细度模 数为2.6?0.2.粗骨料采用溪洛渡玄武岩质瓜 米石,最大粒径15mm,骨料级配为:5,10mm:10 , 15mm=75:25.骨料品质检验结果符合行业 收稿日期:2010-08-08 标准《水工混凝土施工规范》技术要求. 2.4减水剂 减水剂采用江苏博特新材料有限公司生产的 产品,名称为聚羧酸类JM—PCA,品质检验结果 满足质量标准TGPS.T 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的技术要求(表3). 2.5速凝剂 SichuanWaterPower圈 李学峰等:无碱速凝剂在喷射混凝土中的推广应用2010年增刊(2) 速凝剂品种分有碱和无碱两种.无碱速凝剂 产品分别为上海麦斯特SA160,郑州兰瑞8604一 FJ和南京苏博特SBT—KNQ(I型);有碱速凝剂 产品为郑州兰瑞外加剂厂生产的液态8604一I. 表4速凝剂物化性能检验结果表 样品检测结果列于表4. 3掺速凝剂水泥净浆及胶砂性能试验研究 3.1速凝剂品种及掺量对凝结时间和强度的影 响试验 (1)速凝剂凝结时间试验:配合比为水泥, 400g,水140g(含速凝剂自身含水),适量减水 剂.按GB/T1346—2001搅拌方法搅拌净浆,在 快速搅拌的最后20S加入速凝剂,按jc477— 2005凝结时间试验方法进行凝结时间试验. (2)掺速凝剂胶砂强度试验:配合比为水泥, 比.按GB/T17671—1999搅拌方法拌和胶砂,在 快拌的60S中最后的30S时加入速凝剂(留少量 拌和水用来稀释液体速凝剂)继续搅拌至停机, 立即一次装入40mm×40mm×160mm的试模, 在胶砂振实台上振30次,刮去试模表面多余的胶 砂并抹平.试模放入标准养护箱,24h拆模,测 定1d强度,标准养护至28d时测定抗压强度. 基准胶砂强度试验采用相同水胶比和灰砂 比,成型和养护方法与掺速凝剂胶砂相同.速凝 剂掺量对凝结时间和强度影响试验结果见表5, 900g,ISO标准砂1350g,适量减水剂,0.50水灰减水剂JM—PCA掺量为0.7%. 表5速凝剂品种及掺量对凝结时间和强度影响试验结果表 从上述试验结果可以看出: (1)通过调整速凝剂掺量,几种速凝剂均能 将水泥净浆的初,终凝时问缩短至《喷射混凝土 速凝剂}JC477—2005规定的范围之内;但无碱速 凝剂的掺量明显高于有碱速凝剂的掺量,最高时 超出一倍. 圜SichuanWaterPower (2)无论在哪种掺量情况下,掺无碱速凝剂 后的胶砂强度(28d,90d龄期)与基准胶砂强度 差别均不大,说明无碱速凝剂对混凝土的后期强 度几乎没有影响,甚至强度略有提高;但掺有碱速 凝剂以后,胶砂的后期强度降低较多,而且随着有 碱速凝剂掺量的增加,胶砂强度明显降低,最大降 第29卷总第139期四川水力发电2010年1O月 幅超过30%.(包括速凝剂自身含水),减水剂JM—PCA掺量为 3.2粉煤灰品种及掺量对净浆凝结时间和水泥0.7%,速凝剂掺适量(即:使水泥净浆 初凝时间 胶砂强度的影响在6min以内,终凝时间在12min以内时的最低 试验分别采用重庆珞璜I级粉煤灰和乐山宁掺量).为使试验结果更符合实际施工, 成型胶 辉?级粉煤灰进行试验,粉煤灰采用内掺法.砂试件时,水胶比统一按0.40选取.粉 煤灰品种 净浆试验配合比:胶凝材料400g,水140g及掺量对凝结时间和强度影响试验结果 见表6. 表6粉煤灰品种及掺量对凝结时间和强度影响试验结果表 序号粉煤灰速凝剂凝结时间抗压强度/MPa 品种掺量/%品种掺量/%初凝终凝1d28d 在给定的条件下,上述试验结果表明: (1)在规定的凝结时间内,粉煤灰掺量对速 凝剂掺量有一定影响,随着煤灰掺量的增加,速凝 剂掺量略有提高. (2)在规定的凝结时间内,珞璜I级粉煤灰 和宁辉?粉煤级灰对无碱速凝剂掺量的影响基本 相当.也就是说,煤灰种类和品质对无碱速凝剂 的掺量基本无影响. (3)粉煤灰掺量对胶砂强度的影响较大,随 着粉煤灰掺量的增加,各龄期抗压强度相应递减. 但既使煤灰掺量达到50%,1d水泥胶砂抗压强 度仍满足《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 GB50086—2001的技术要求. (4)粉煤灰品种对水泥胶砂强度影响较小, 尤其是对胶砂早期强度的影响更小,对胶砂后期 强度的影响略有增加. 3.3水胶比对凝结时间的影响 配比:胶凝材料400g,水灰比取值见表7,减 水剂JM—PCA掺量为0.7%,掺速凝剂8604一FJ 适量(满足凝结时间要求的最低掺量).水灰比 对凝结时间影响试验结果见表7. 在给定的条件下,上述试验结果表明:在规定 的凝结时间范围内,无碱速凝剂掺量受水胶比影 响较大,随着水胶比增大,无碱速凝剂掺量大幅度增 加;较低的水胶比有利于大幅度地降低速凝剂掺量. 表7水灰比对凝结时间影响试验结果汇总表 3.4试验成果 (1)要达到规范规定的凝结时间,无碱速凝 剂的掺量明显大于有碱速凝剂的掺量,但掺无碱 速凝剂的水泥胶砂强度大大高于掺有碱速凝剂的 水泥胶砂强度.与基准混凝土相比,掺无碱速凝 剂的28d胶砂强度无损失,甚至稍有增加. (2)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 GB50086—2001第8.3.1条款规定,湿喷混凝土 水灰比宜为0.42,0.50.但水胶比低于0.40 时,速凝剂掺量明显降低,在满足混凝土运输及喷 射工艺的前提下,较低的水胶比将会获得较经济 的速凝剂用量. (3)粉煤灰品种及掺量对水泥净浆凝结时间 影响小,这为粉煤灰在喷射混凝土中被大量使用 提供了条件.同时,较低的水胶比,有利于充分发 挥粉煤灰的形态效应,火山灰效应和微集料效应. (4)对于喷射混凝土,低水胶比一方面会使 水泥浆体变稠,影响喷射混凝土的可喷性;另一方 面混凝土强度会大幅度提高.因此,低水胶比方 SichuanWaterPower囡 如铝 ?97?63M"HB , ??" m???mm???? .'&口: ??????????? 姒队队姒 Om加?如m加??如 级级级级级级级级级级级 123456789m? 李学峰等:无碱速凝剂在喷射混凝土中的推广应用2010年增刊(2) 案要与高掺塑化剂和高掺优质粉煤灰的技术措施 结合使用. 4喷射混凝土配合比室内设计 喷射混凝土原材料成本由胶凝材料和外加剂 成本决定.以C25喷射混凝土配合比为例,水泥 和速凝剂的成本之和约为}昆凝土总成本的75%. 故要降低喷射混凝土成本,首先应降低水泥和速 善性能,降低成本,试验拟定采取低水胶比和高粉 煤灰掺量,高塑化剂掺量的技术措施,以期获得低 速凝剂和低水泥用量的高性能喷射混凝土. 4.1初选喷射混凝土配合比 一 般喷射混凝土设计强度等级多为C25.通 过室内大量试验,初步提出了两个配合比 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 . 初选喷射混凝土配合比基本参数见表8. 凝剂单位用量.为提高喷射混凝土的可喷性,改4.2喷射混凝土配合比室内验证试 验 表8喷射混凝土配合比基本参数表 (1)混凝土拌和物性能试验.验证试验成果聚性适宜,和易性良好,可较好地满足喷 射施工工 表明,按初选方案拌制的混凝土拌和物流动性,粘艺要求,试验结果见表9. 表9混凝土拌和物性能试验结果表 (2)硬化混凝土性能试验.按初选配合比进 行试验,各配合比}昆凝土力学以及耐久性能检验 结果基本符合设计预期,硬化混凝土性能试验结 果见表l0. 表lO硬化混凝土性能试验结果表 5喷射混凝土生产性试验 喷射混凝土室内试验结果往往与现场差异较 大,施工配合比须经现场生产性试验后方可确定. 现场试验主要考察混凝土可泵性,凝结时间,一次 可喷厚度,回弹率以及施工对环境的影响等,必要 时对室内确定的配合比进行适当的调整. 现场喷射混凝土试验在溪洛渡水电站左岸泄 洪洞顶拱进行,混凝土采用强制式9O拌和站拌 制,喷射机械为MEYCOPotenza喷射车,混凝土 罐车运输.喷混凝土设计厚度为200mm, 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 一 次喷层厚度约100mm,分两层施喷. 为比较掺无碱速凝剂与有碱速凝剂对混凝土 性能以及施工环境的影响,现场试验增加了一组 目前溪洛渡工地正在使用的掺有碱速凝剂混凝土 配合比.为减少不同外加剂厂家对速凝剂品质的 影响,试验采用的两种速凝剂均由郑州兰瑞外加 剂厂生产.混凝土配合比基本参数见表II,现场 试验结果见表l2. 皿SichuanWaterPower 以上现场喷射混凝土试验结果表明: (1)按表8选定的喷射混凝土配合比要求, 混凝土施工性能应满足现场喷射工艺的要求,1 d,28d抗压强度符合规范及设计要求,90d抗压 强度均在40MPa以上,混凝土后期强度储备充 足. (2)对于掺有碱速凝剂的喷射混凝土,1d抗 压强度虽然较高,但28d抗压强度相对较低,不 易满足重要工程对混凝土强度保证率的要求,90 d强度增幅小. (3)掺无碱速凝剂混凝土回弹率明显小于掺 有碱速凝剂混凝土. (4)掺有碱速凝剂混凝土与无碱速凝剂相 比,喷射现场粉尘明显较大,周围空气污浊,有强 烈的刺激性气味,对人体外露皮肤及眼睛有侵害, 施工环境恶劣.无碱速凝剂恰恰可以弥补这方面 的不足,环境效益显着. 6喷射混凝土经济比较 第29卷总第139期四川水力发电2010年10月 为了使各种混凝土配合比在经济上具有可比合比经济比较结果见表l3. 性,原材料单价统一按现行价格.各种混凝土配表13中的经济比较结果表明: 表11喷射混凝土现场试验配合比基本参数表 方案C25—1和C25—2:粉尘较少,周围空气无刺激性气味,对人体外露皮肤及眼睛 基本无侵害. '方案C25—3:粉尘多,周围空气污浊,有强烈的刺激性气味,对人体外露皮肤及眼睛 有侵害. 表l3各种混凝土配合比经济比较结果表 (1)在给定条件下,经过技术方案优化,掺无 碱速凝剂混凝土材料成本大幅降低,低于掺有碱 速凝剂混凝土材料成本,达到了经济预期目的. (2)对于掺无碱速凝剂的混凝土配合比,因 C25—2采取了较低的水胶比,较高粉煤灰和塑化 剂掺量的技术措施,故其在经济上C25—2较C25 — 1更优. (3)在进行经济比较时,并未考虑混凝土可 喷性和回弹损失等因素,若将上述因素计入,采用 无碱速凝剂方案,特别是C25—2方案,经济效益 将更加显着. 7结语 试验室通过低水胶比,高煤灰掺量,高塑化剂 掺量的途径,巧妙地突破了制约无碱速凝剂推广 应用的瓶颈.技术上可行,经济效益显着,具有良 好的推广应用价值. 本次试验研究选取的水泥,粉煤灰以及外加 剂等品种有限,而不同品种的速凝剂与胶凝材料 的适应性存在较大差异,当材料发生变化时,其效 益是否仍如此显着,尚需进一步试验研究. 作者简介: 李学峰(1974.),男,四川成都人,溪洛渡施工局试验室主任,工程 师,从事水利水电工程试验工作; 张元继(1974一),男,四川成都人,溪洛渡施工局副局长,经济师, 从事水利水电工程经营管理工作; 吕玉娥(1970.),女,四川成都人,溪洛渡施工局试验室副主任,工 程师,从事水利水电工程试验工作.(责任编辑:李燕辉) 《水利风景区规划编制导则》正式实施 为科学,合理地开发,利用和保护水利风景资源,促进人与自然和谐相处,规范水利 风景区的规划,建设和管理工作, 根据水利部第l4号公告要求,7月12El,水利行业标准《水利风景区规划编制导则》 (以下简称《导则》)正式颁布实施. 《导则》共l3章,16节,74条和i个附录,主要技术内容有:规划编制程序,规划任务, 规划调研,规划原则和范围,规划水 平年与目标,规划布局,专项规划,风景区容量,投资估算及效益评价,规划环境影响 评价,规划成果及要求等.该标准适 用于国家级和省级水利风景区规划的编制.规划工作是水利风景区建设与管理的基础,科学的规划是合理开发,利用和 保护水利风景资源的前提保障,也是促进水利风景区健康发展的基本依据《导则》.的实施,有利于促进水利风景区的 建设发展,统筹考虑水工程维护,水资源保护,水生态修复,水环境改善和水文化弘扬,对于进一步规范水利风景区规划 编制程序,保障水利风景区规划编制质量,提高水利风景区规划编制水平,加强水利风景区规划编制队伍建设,促进水利 风景区健康发展将起到积极的推动作用.《导则》已由中国水利水电出版社正式出版发行. SichuanWaterPower田