高流态混凝土在三峡三期工程中的优化试验
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请保留作者简介：金靖萍、女、35岁、工程师、水电四局勘测设计研究院鸭嘴河试验室
韦灿强、男、33岁、工程师、水电四局勘测设计研究院鸭嘴河试验室
摘要高流态混凝土由于可以自流密实，所以简化了平仓、振捣等施工环节，大大节省了人力、物力，简便快捷的浇筑施工方法使其得到了广泛的应用。本文主要介绍了高流态混凝土在三期工程中的进一步优化试验方法、效果及其在三峡工程的应用情况。
关键词高流态混凝土优化试验应用情况
1概述
由青云水利水电联营公司承建的三峡左、右岸厂坝段引水压力钢管直径达12.4m，压力钢管底部钢筋密集，空间狭小，浇筑常规混凝土不易振捣，施工难度大，为保证压力钢管底部混凝土的浇筑质量，在该部位使用了高流态混凝土。高流态混凝土具有自流密实的特点，不用振捣即可填充钢筋密集的部位，通过溜槽浇筑的高流态混凝土大大方便了钢管底部的浇筑。以前在施工中使用的高流态混凝土配合比基本能够满足要求，但存在部分大粒径骨料与砂浆在自流平过程中有轻微分离现象，且增粘剂需人工添加造成生产工艺复杂等缺点，因此从二期至三期工程，先后对高流态混凝土配合比进行了多次优化试验研究。这一过程总的来说可分为两个阶段：一是掺入增粘剂以使高流态混凝土获得更好的粘聚性，减轻大粒径骨料与砂浆在自流平过程中轻微分离的现象；二是使用新一代的聚羧酸类SP8CR-HC外加剂对高流态混凝土进行优化，以解决增粘剂的添加需要人工进行的技术难题，简化生产工艺，进一步提高高流态混凝土抗骨料分离性能。本文主要介绍了高流态混凝土在三峡三期工程中掺用SP8CR-HC外加剂优化试验及应用情况，为高流态混凝土的推广应用积累经验。
2高流态混凝土的优化试验
在采用掺加泵送剂及增粘剂以提高高流态混凝土粘聚性和流动性进行优化的混凝土配合比一段时间后，基本解决了大骨料与砂浆在自流平过程中的分离现象，但针对增粘剂的添加在混凝土拌和时需要人工加入，导致高流态混凝土的生产十分不便，且不便于质量控制的问题，又采用了新一代的聚羧酸类SP8CR-HC外加剂对高流态混凝土进行了优化试验。该外加剂掺入混凝土后拌制的高流态混凝土和易性、粘聚性大大增强，骨料抗分离性提高，取消了增粘剂，简化了混凝土生产工艺，节约了成本，高流态混凝土的综合性能也得到了进一步的提高。
本次优化试验原材料除了引气剂由过去的DH9变为上海麦斯特生产的AIR202外，水泥采用华新水泥厂42.5中热硅酸盐水泥，粉煤灰选用阳逻Ⅰ级粉煤灰，骨料采用采用三峡下岸溪斑状花岗岩质人工砂、石，主要进行了JM-Ⅱ、增粘剂联掺与掺新一代的聚羧酸类SP8CR-HC外加剂的对比分析。试验过程简述如下：
2.1外加剂掺量选择试验
为进一步防止骨浆分离，二期工程采用了JM-Ⅱ泵送剂和江苏建科院生产的增粘剂联掺的方式，对掺加JM-Ⅱ泵送剂和增粘剂不同掺量的混凝土和掺加SP8CR-HC不同掺量的混凝土进行了和易性对比试验，试验选用的混凝土配合比设计参数为：用水量160kg，水胶比0.37，粉煤灰掺量25%，砂率46%，设计坍落度25~27cm，设计扩散度60±5cm，小石：中石=60：40，试验结果见表2-1。
不同掺量外加剂混凝土和易性试验结果表 表2-1
外加剂类别及掺量(%) 扩散度(cm) 含气量(%) 含砂 粘聚性 析水 混凝土温度(℃) 室温(℃)
JM-Ⅱ 增粘剂 SP8CR-HC AIR20
0.75 1.2 0.02 60.5 5.9 中 好 无 20 23
0.5 0.02 59.5 5.7 中 一般 少 21 23
0.6 0.02 62.0 6.4 中 一般 少 20 23
试验结果表明增粘剂与泵送剂和引气剂三者共同掺用无不良反映，当掺入0.75%泵送剂、1.2%增粘剂及0.02%引气剂或掺入SP8CR-HC0.5和0.01%引气剂时，扩散度能很好的达到设计目标，和易性好于其它组合掺量的情况。
2.2混凝土配合比设计试验
2.2.1混凝土配合比设计参数
经过外加剂掺量选择试验，选定的试验混凝土配合比设计参数见表2-2，
混凝土配合比设计参数表 表2-2
试验编号 混凝土设计
要求 级配 水胶比 坍落度
(扩散度)
(cm) 用水量(kg/m3) 粉煤灰掺量(%) 砂率(%) 外加剂类别及掺量(%)
增粘剂 JM-Ⅱ SP8CR-HC AIR202
G-1 C25F250W10 二 0.37 25～27
(60±5) 160 25 46 0.5 0.01
G-2 C25F250W10 二 0.37 25～27
(60±5) 160 25 46 1.2 0.75 0.02
2.2.2混凝土拌和物坍落度（扩散度）损失试验
为满足施工要求，必须保证混凝土拌和物的坍落度（扩散度）损失小，为此进行了坍落度（扩散度）损失试验，结果见表2-3。
混凝土拌和物坍落度（扩散度）损失试验结果表表2-3
试验
编号 初始坍落度(cm) 30min坍落度(cm) 60min坍落度(cm) 初始扩散度(cm) 30min扩散度(cm) 60min扩散度(cm)
G-1 25.6 25.2 25.4 59.5 57.7 58.2
G-2 26.0 24.4 21.6 60.5 55.5 50.5
从表中结果可看出，两种混凝土拌和物的坍落度和扩散度损失均不大，可以满足施工的需要，其中掺入SP8CR-HC的混凝土拌和物的坍落度（扩散度）损失较小，流动性保持性好。
2.2.3混凝土物理力学性能及耐久性能试验
为检验掺加SP8CR-HC外加剂混凝土能否满足各项设计指标，对混凝土拌和物进行了成型、养护，并进行了物理力学性能及耐久性试验，其试验结果分别见表2-4、表2-5。
混凝土物理力学性能试验结果表表2-4
试验编号 坍落度
（扩散度）(cm) 含气量(%) 抗压强度
(MPa) 劈拉强度
(MPa) 抗压弹模 (GPa) 轴拉强度(MPa) 极限拉伸值(×10-4)
7d 28d 7d 28d 28d 28d 28d
G-1 25.6
（59.5） 5.5 26.3 40.2 1.98 3.17 36.0 3.43 1.12
混凝土耐久性性能试验结果表表2-5
试验
编号 抗冻性（28d） 抗渗性（28d）
次数 重量损失(%) 相对动弹模(%) 逐级加压法 抗渗标号
G-1 250 1.98 89.2 无渗水，合格 ＞S10
从试验结果看，混凝土各项设计指标均满足设计要求。
2.3试验结果分析
⑴ 掺加JM-Ⅱ和增粘剂、掺加SP8CR-HC两种高流态混凝土均满足设计要求，有效缓解了泌水较大和骨料分离的现象。掺加SP8CR-HC高流态混凝土的和易性及骨料抗分离性进一步得到了提高。
SP8CR-HC能够提高混凝土强度，延长混凝土可工作时间。
⑵ 掺加SP8CR-HC的混凝土坍落度（扩散度）损失较小，能够进一步延长混凝土可工作时间。
⑶ 掺加SP8CR-HC混凝土由于不再掺加增粘外加剂，可按现拌和楼生产程序进行控制，不需增加额外的工序，同时给拌和楼生产带来方便。
2.4高流态混凝土推荐配合比
根据以上试验结果，推荐混凝土施工配合比设计参数见表2-6，
高流态混凝土施工配合比设计参数表表2-6
混凝土设计
要求 级配 水胶比 坍落度
(扩散度)
(cm) 用水量(kg/m3) 粉煤灰掺量
(%) 砂率(%) 外加剂掺量(%)
C25F250W10 二 0.37 25～27
（60±5） 160 25 46 SP8CR-HC0.5 0.01
3结束语
高流态优化混凝土已在2001年11月份成功应用于二期工程钢管底部的浇筑，在三峡工程中高流态混凝土的应用尚属首次。在浇筑过程中，与未优化前的高流态混凝土相比较，骨料分离现象得到很好的解决，浇筑质量有明显提高，这已得到三峡工程业主及监理单位的认可。高流态混凝土在三期工程的使用过程中,又进一步进行了优化, 更是进一步提高了混凝土性能，降低了混凝土生成成本，简化了拌和工艺，提高了高流态混凝土的粘聚性及抗骨料分离能力，取得了良好的效果。我们希望通过高流态混凝土在三峡工程的研究和应用，为高流态混凝土的技术发展和应用积累经验,使高流态混凝土配合比能够在其他工程中得到推广和应用。
参考文献：（1）《水工混凝土试验规程》（DL/T 5150-2001）（中国电力出版社），2002年第1版。
（2）《混凝土外加剂》（GB 8076-1997）（中国标准出版社），1997年第1版。
（3）《现代混凝土技术》（同济大学出版社），1997年7月第1版。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。