CN107651921A - 超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下c35~c40混凝土配制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，该方法是将以下成分：水泥、粉煤灰、矿渣微粉、天然中砂、石子、外加剂和水进行混合，各成分单方用量配比如下：水泥230～270，粉煤灰65～85，矿渣微粉95～125，天然中砂780～810，石子960～1010，外加剂5.74～6.15，水160～165，各成分的单位均为kg/m3。本发明耐高压高保坍水下C35～C40混凝土通过对外加剂的专门调配和胶凝体系的配制，对骨料级配和砂率的调整，凝结时间较常规混凝土延长3小时以上，可在地下超深环境下(80～150m)仍保持较高的流动性和施工性，且不发生离析泌水现象，并具备高保坍性能。
Description
技术领域
本发明属于混凝土制备领域，具体涉及一种超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法。
背景技术
随着城镇化的加快，地下混凝土工程不断发展，由于地质条件原因和工程需求的差异，大量深邃工程层出不穷，导致混凝土浇筑的深度不断加深，部分基坑开挖深度超过70m，地下连续墙的开挖深度超过了120m。如此超深环境下，混凝土不仅需要在非流动的地下水中浇筑和养护，而且也会受到水土压力、支撑反力、土体侧向摩擦力、地面超载等压力的共同作用。此类环境条件不仅对新拌混凝土的工作性有极高要求，而且高压力环境下混凝土容易发生早龄期体积变化，对强度发展和耐久性能都有影响。
如何在地下超深复杂环境下，新拌混凝土既有良好的工作性能，同时在高压、地下水的共同作用下，混凝土强度发展有一定规律且满足指标要求，并且耐久性能良好，是混凝土研究的难点。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，该方法在高压、地下水环境下，能同时满足强度、高保坍性、缓凝、高流动度和耐久性要求，同时强度发展有规律可循。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，该方法是将以下成分：水泥、粉煤灰、矿渣微粉、天然中砂、石子、外加剂和水进行混合，各成分单方用量配比如下：水泥230～270，粉煤灰65～85，矿渣微粉95～125，天然中砂780～810，石子960～1010，外加剂5.74～6.15，水160～165，各成分的单位均为kg/m3；
所述水泥强度等级为P.Ⅱ52.5普通硅酸盐水泥，烧失量≤5％，三氧化硫≤3.5％，氧化镁≤5％，氯离子≤0.06％，游离氧化钙≤1.0％，初凝时间≥45min，终凝时间≤390min，3d抗压强度≥23Mpa，28d抗压强度≥52.5Mpa，3d抗折强度≥4Mpa，28d抗折强度≥7Mpa，比表面积≥300m2/kg，其余性能指标符合国标GB175-2007《通用硅酸盐水泥》；所述粉煤灰为II级灰，需水量比小于102％，性能指标符合GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，所述矿渣微粉的等级为S95，流动度比≥105％，28d活性≥100％，性能指标符合GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》；所述天然中砂为处于级配区的中粗河砂，细度模数为2.3～3.0，含泥量≤1.0％，质量指标符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法》；所述石子为5-25mm连续级配碎石，空隙率小于45％，含泥量≤1.0％，针片状颗粒含量总量≤10％，压碎指标值≤8％，质量指标符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法》；所述外加剂的具体组分以质量百分比计为：聚羧酸减水剂5～10、聚羧酸保坍剂35～55、泌水抑制剂2～4、消泡剂0.2～0.4、缓凝剂3～6、水27～50，所述外加剂的砂浆减水率≥20％，固含量为15％-20％，3小时内坍落度损失率小于10％，氯离子含量，按折固含量计≤0.6％，碱含量，按折固含量计≤10％，质量符合现行国家标准GB8076-2008《混凝土外加剂》。
所述各成分单方用量配比如下：水泥248、粉煤灰70、矿渣微粉102，黄砂808，石子970，外加剂5.88，水163，所述外加剂的具体组分以质量百分比计为：聚羧酸减水剂9、聚羧酸保坍剂40、泌水抑制剂3、消泡剂0.3、缓凝剂4.7、水43。
所述各成分单方用量配比如下：水泥260、粉煤灰75、矿渣微粉120，黄砂800，碎石962，外加剂5.91，水160，所述外加剂的具体组分以质量百分比计为：聚羧酸减水剂7、聚羧酸保坍剂44、泌水抑制剂2、消泡剂0.2、缓凝剂3.8、水43。
所述聚羧酸减水剂为聚醚类聚羧酸高性能减水剂，选用广东红墙公司生产的T2型产品；
所述聚羧酸保坍剂为选择吸附型聚羧酸超长时间保坍，选用广东红墙公司T4型产品；
所述泌水抑制剂为纤维素醚类抑制剂，选用三瑞化学生产的VIVID-200(WRA)型产品所述消泡剂为有机硅。
所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
所述胶凝材料总量为400～460kg/m3，矿物掺合料占胶凝材料量为40％～45％。
一种超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土，35℃浇筑温度下3小时内混凝土坍落度损失率小于10％，所述混凝土初始坍落度为220mm±20mm，初始扩展度为550mm±50mm，3小时坍落度损失小于20mm，初凝时间大于10小时，终凝时间大于14小时，混凝土可抗拒≤2.0MPa的侧压力，且3d强度达到40-50％，7d强度达到65-75％以上，14d强度达到85-95％，28d强度达到110-120％，电通量小于1700C，RCM法氯离子扩散系数小于3.5×10-12m2/s。
基于以上技术内容，本发明的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土与现有混凝土相比具有如下有益效果：
①本发明耐高压高保坍水下C35～C40混凝土通过对外加剂的专门调配和胶凝体系的配制，对骨料级配和砂率的调整，凝结时间较常规混凝土延长3小时以上，可在地下超深环境下(80～150m)仍保持较高的流动性和施工性，且不发生离析泌水现象，并具备高保坍性能；②本发明耐高压高保坍水下C35～C40混凝土通过对原材料质量进行控制，将胶凝材料总量控制在400～460kg/m3，矿物掺合料占胶凝材料量为40％～45％，混凝土可承受1.6～2.0MPa的侧压力载荷；强度发展满足一定规律，3d强度达到40-50％，7d强度达到65-75％以上，14d强度达到85-95％，28d强度达到110-120％；且耐久性能良好，电通量小于1700C，RCM法氯离子扩散系数小于3.5×10-12m2/s。
具体实施方式
实施例1
本实施例超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35混凝土配制方法，该方法是将以下成分：水泥、粉煤灰、矿渣微粉、天然中砂、石子、外加剂和水进行混合，各成分单方用量配比如下：所述各成分单方用量配比如下：水泥248、粉煤灰70、矿渣微粉102，黄砂808，石子970，外加剂5.88，水163，各成分的单位均为kg/m3；
所述水泥强度等级为P.Ⅱ52.5普通硅酸盐水泥，烧失量≤5％，三氧化硫≤3.5％，氧化镁≤5％，氯离子≤0.06％，游离氧化钙≤1.0％，初凝时间≥45min，终凝时间≤390min，3d抗压强度≥23Mpa，28d抗压强度≥52.5Mpa，3d抗折强度≥4Mpa，28d抗折强度≥7Mpa，比表面积≥300m2/kg，所述粉煤灰为II级灰，需水量比小于102％，所述矿渣微粉的等级为S95，流动度比≥105％，28d活性≥100％，所述天然中砂为处于级配区的中粗河砂，细度模数为2.3～3.0，含泥量≤1.0％，所述石子为5-25mm连续级配碎石，空隙率小于45％，含泥量≤1.0％，针片状颗粒含量总量≤10％，压碎指标值≤8％，所述外加剂的具体组分以质量百分比计为：聚羧酸减水剂9、聚羧酸保坍剂40、泌水抑制剂3、消泡剂0.3、缓凝剂4.7、水43，所述外加剂的砂浆减水率≥20％，固含量为15％-20％，3小时内坍落度损失率小于10％，氯离子含量，按折固含量计≤0.6％，碱含量，按折固含量计≤10％。
作为优选，本实施例中聚羧酸减水剂为聚醚类聚羧酸高性能减水剂；聚羧酸保坍剂为选择吸附型聚羧酸超长时间保坍；粘度调节剂为聚醚类高分子粘度调节剂；泌水抑制剂为纤维素醚类抑制剂；消泡剂为有机硅；缓凝剂为葡萄糖酸钠。
本实施例在120m超深地下连续墙混凝土结构中进行工程应用的具体性能。
本实施例中各个组成成分的单方用量配比(kg/m3)如表1所示：
表1 水下C35混凝土配合比
本实施例按照上述的配方进行生产，配制出的耐高压高保坍水下C35混凝土初始坍落度为220mm，初始扩展度为550mm，3小时后坍落度为200mm，扩展度为500mm，混凝土初凝时间为16小时，终凝时间为22小时，浇筑过程中新拌混凝土工作性能良好，60天标准养护的强度发展规律如下表2，耐久性能如表3：
表2 混凝土60天标准养护强度发展规律
表3 混凝土耐久性性能
通过对地下120m混凝土连续墙的侧压力进行检测，压力值可达1.7MPa，在此深度钻芯取样，混凝土28d强度平均可达到50.5MPa，满足工程质量要求。
实施例2
本实施例超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C40混凝土配制方法，该方法是将以下成分：水泥、粉煤灰、矿渣微粉、天然中砂、石子、外加剂和水进行混合，所述各成分单方用量配比如下：水泥260、粉煤灰75、矿渣微粉120，黄砂800，碎石962，外加剂5.91，水160，各成分的单位均为kg/m3；
所述水泥强度等级为P.Ⅱ52.5普通硅酸盐水泥，烧失量≤5％，三氧化硫≤3.5％，氧化镁≤5％，氯离子≤0.06％，游离氧化钙≤1.0％，初凝时间≥45min，终凝时间≤390min，3d抗压强度≥23Mpa，28d抗压强度≥52.5Mpa，3d抗折强度≥4Mpa，28d抗折强度≥7Mpa，比表面积≥300m2/kg，所述粉煤灰为II级灰，需水量比小于102％，所述矿渣微粉的等级为S95，流动度比≥105％，28d活性≥100％，所述天然中砂为处于级配区的中粗河砂，细度模数为2.3～3.0，含泥量≤1.0％，所述石子为5-25mm连续级配碎石，空隙率小于45％，含泥量≤1.0％，针片状颗粒含量总量≤10％，压碎指标值≤8％，所述外加剂的具体组分以质量百分比计为：聚羧酸减水剂7、聚羧酸保坍剂44、泌水抑制剂2、消泡剂0.2、缓凝剂3.8、水43，所述外加剂的砂浆减水率≥20％，固含量为15％-20％，3小时内坍落度损失率小于10％，氯离子含量，按折固含量计≤0.6％，碱含量，按折固含量计≤10％。
作为优选，本实施例中聚羧酸减水剂为聚醚类聚羧酸高性能减水剂；聚羧酸保坍剂为选择吸附型聚羧酸超长时间保坍；粘度调节剂为聚醚类高分子粘度调节剂；泌水抑制剂为纤维素醚类抑制剂；消泡剂为有机硅；缓凝剂为葡萄糖酸钠。
本实施例在120m超深地下连续墙混凝土结构中进行工程应用的具体性能。
本实施例中各个组成成分的单方用量配比(kg/m3)如表4所示：
表4 水下C40混凝土配合比
本实施例按照上述的配方进行生产，配制出的耐高压高保坍水下C40混凝土初始坍落度为230mm，扩展度为565mm，3小时后坍落度为210mm，扩展度为520mm，混凝土初凝时间为18小时，终凝时间为24小时，浇筑过程中新拌混凝土工作性能良好，60天标准养护的强度发展规律如下表5，耐久性能如表6：
表5 混凝土60天标准养护强度发展规律
| 龄期 | 3d | 5d | 7d | 14d | 28d | 60d |
| 达到设计/％ | 48 | 63 | 75 | 94 | 117 | 125 |
表6 混凝土耐久性性能
通过大量的试验表明，本发明的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土，通过各组分的控制和相互之间的合理配置，可在地下超深非流动水环境下浇筑施工并满足耐高压、高保坍、缓凝和自密实的性能，而且强度满足性能指标且具有一定的发展规律，并且耐久性能优于一般地下浇筑混凝土。本发明的水下C35混凝土已在上海小东门街坊地块项目的120m超深地下连续墙混凝土结构中进行工程应用，取得很好的使用效果，并将为今后类似工程项目的应用提供数据参考。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。
Claims (9)
1.一种超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，该方法是将以下成分：水泥、粉煤灰、矿渣微粉、天然中砂、石子、外加剂和水进行混合，各成分单方用量配比如下：水泥230～270，粉煤灰65～85，矿渣微粉95～125，天然中砂780～810，石子960～1010，外加剂5.74～6.15，水160～165，各成分的单位均为kg/m3；
所述水泥强度等级为P.Ⅱ52.5普通硅酸盐水泥，烧失量≤5％，三氧化硫≤3.5％，氧化镁≤5％，氯离子≤0.06％，游离氧化钙≤1.0％，初凝时间≥45min，终凝时间≤390min，3d抗压强度≥23Mpa，28d抗压强度≥52.5Mpa，3d抗折强度≥4Mpa，28d抗折强度≥7Mpa，比表面积≥300m2/kg，所述粉煤灰为II级灰，需水量比小于102％，所述矿渣微粉的等级为S95，流动度比≥105％，28d活性≥100％，所述天然中砂为处于级配区的中粗河砂，细度模数为2.3～3.0，含泥量≤1.0％，所述石子为5-25mm连续级配碎石，空隙率小于45％，含泥量≤1.0％，针片状颗粒含量总量≤10％，压碎指标值≤8％，所述外加剂的具体组分以质量百分比计为：聚羧酸减水剂5～10、聚羧酸保坍剂35～55、泌水抑制剂2～4、消泡剂0.2～0.4、缓凝剂3～6、水27～50，所述外加剂的砂浆减水率≥20％，固含量为15％-20％，3小时内坍落度损失率小于10％，氯离子含量，按折固含量计≤0.6％，碱含量，按折固含量计≤10％。
2.根据权利要求1所述的超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，所述各成分单方用量配比如下：水泥248、粉煤灰70、矿渣微粉102，黄砂808，石子970，外加剂5.88，水163，所述外加剂的具体组分以质量百分比计为：聚羧酸减水剂9、聚羧酸保坍剂40、泌水抑制剂3、消泡剂0.3、缓凝剂4.7、水43。
3.根据权利要求1所述的超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，所述各成分单方用量配比如下：水泥260、粉煤灰75、矿渣微粉120，黄砂800，碎石962，外加剂5.91，水160，所述外加剂的具体组分以质量百分比计为：聚羧酸减水剂7、聚羧酸保坍剂44、泌水抑制剂2、消泡剂0.2、缓凝剂3.8、水43。
4.根据权利要求1-3任一所述的超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，所述聚羧酸减水剂为聚醚类聚羧酸高性能减水剂。
5.根据权利要求4所述的超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，所述聚羧酸保坍剂为选择吸附型聚羧酸超长时间保坍。
6.根据权利要求4所述的超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，所述泌水抑制剂为纤维素醚类抑制剂。
7.根据权利要求4所述的超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，所述消泡剂为有机硅。
8.根据权利要求4所述的超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土配制方法，其特征在于，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
9.一种超深水环境下浇筑的耐高压高保坍水下C35～C40混凝土，其特征在于，35℃浇筑温度下3小时内混凝土坍落度损失率小于10％，所述混凝土初始坍落度为220mm±20mm，初始扩展度为550mm±50mm，3小时坍落度损失小于20mm，初凝时间大于10小时，终凝时间大于14小时，混凝土可抗拒≤2.0MPa的侧压力，且3d强度达到40-50％，7d强度达到65-75％以上，14d强度达到85-95％，28d强度达到110-120％，电通量小于1700C，RCM法氯离子扩散系数小于3.5×10-12m2/s。
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