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公路水下混凝土水中抗分离剂应用技术
来源: 《公路》 2006 年4 月第4 期中国混凝土与水泥制品网[2007-5-25]
摘要: 介绍水中抗分离剂的主要成份及其配制成的水下不分离混凝土的主要性能, 以及此种新型水下混凝土的施工要求及其工程应用情况。
关键词: 公路工程; 水泥混凝土; 水中抗分离剂; 水下混凝土; 工程应用
水下浇筑混凝土可省去为创造干地施工条件所必须的围堰、基础防渗和基坑排水工程的工期和费用, 而且无论是寒冷还是炎热季节, 水环境对混凝土硬化都具适宜条件, 在无法建成围堰的情况下, 水下混凝土甚至是形成水中混凝土建筑物的唯一方法。因此, 如何提高水下混凝土的质量一直成为人们研究的课题。
众所周知, 水泥虽然是水硬性材料, 但若将水泥混凝土拌和物直接倾倒于水中, 当其穿过水层时, 骨料便与水泥分离, 且很快沉到水底, 被水冲刷下来的水泥颗粒, 部分被水带走, 部分长期处于悬浮状态。当水泥下沉时, 已呈凝固状态, 失去胶结骨料能力。浇下去的水泥混凝土拌和物分为一层砂砾石骨料,一层薄而强度很低的水泥絮凝体或水泥渣, 不能满足工程要求。因此, 水下混凝土过去都要求在与环境水隔离的条件下浇筑, 而且要求浇筑过程不要中断,以减少水的不利影响, 在其凝固后还要清除一定数量的强度不符合要求的水泥混凝土。因此, 以往水下混凝土质量好坏, 主要取决于施工的优劣, 关键是尽量隔断水泥混凝土与水的接触。常
用的方法有袋装迭置法、开底容器法、混凝土泵压法及导管法和预填骨料压浆施工法。近年来, 又对浇筑机具进行了各种改进和开发, 出现了KDT 施工法等特殊浇筑形式,但使用最多的还是导管法及在其基础上的改进。但导管法只适于水深115 m 以上而且导管口埋入水泥混凝土深度必须大于1 m , 导管要随水泥混凝土面的升高而逐渐向上提升, 不能左右移动。导管法施工与水接触部分混凝土易受水的冲洗而发生水泥浆流失, 致使表层水泥混凝土强度降低, 底层与基础粘结不牢。据介绍[ 1 ] , 用导管法施工时, 其表层水泥混凝土强度损失可达50% , 在间歇施工时, 常因此要清除掉15~ 45 cm 厚的表层水下混凝土或对某些结构至少每边多出15 cm 厚低质量与水直接接触的混凝土, 造成浪费。
20 世纪70 年代以来, 以前联邦德国为首, 从研究水泥混凝土本身性能的改善来提高水下混凝土的质量, 使其具有在浇筑过程中直接与水接触也不会使各组分材料分散的能力。1974 年前联邦德国率先在工程上使用并定名为水下不分离混凝土(NonD ispersib le Concrete 以下简称NDC)。80 年代日本从前联邦德国引进这项技术, 并于1981 年开始在工程中应用, 迄今已浇筑约100 万m 3NDC。日本目前有10 个以上的厂家出售配制NDC 的水中抗分离外加剂( Non D ispersib le Concrete A dm ix tu re 或Segregat ion Con t ro lling A dm ix tu re 或A n t i2W ashou t A dm ix tu re, 以下简称NDCA ) 并提出NDCA 质量标准草案[ 2 ] , 主要是以水下制备试件的强度及其与在大气中制备试件的强度比作为特征值, 规定水下试件28 d 抗压强度和抗弯强度必须达到大气制备试件的70% 和60% , 同时也规定了悬浊物质及pH 值。除日本以外, 英、美等国也都在开展研究和应用。北海
油田, 斯堪的纳维亚半岛的哥本哈根港口等
都曾成功地使用过NDC[ 3 ]。
NDC 除具有水下抗分离性好的优点外, 还具有优良的流动性和填充性, 可进行大面积薄壁水下施工、钢筋混凝土构件等高质量水下构筑物施工、要求防止水质污染的施工、抢险救灾紧急工程以及难以应用普通水下混凝土进行施工的地方。
我国新建和已建土木工程有大量水下作业, 特别是水下补强加固工程要求有高质量能与基底有较好粘结的水下混凝土, 但目前我国水下混凝土的施工质量不能尽如人意。据统计
[ 1 ]: 我国一般导管法施工水下混凝土28 d 芯样强度与机口取样强度比为0149~0176, 水下新老混凝土粘结强度仅为干地粘结强度的40%~ 60%。因此, 开发研制NDC 迫在眉捷。据介绍[ 4 ] , 用于配制NDC 的材料可分为下列几类:
(1) 合成或天然水溶性有机聚合物, 它可以增加拌和水的粘度, 例如纤维素酯、淀粉胶、聚氧化乙烯、聚丙烯酰***、羧乙烯基聚合物、聚乙烯醇及菜胶等, 掺量一般为水泥质量的012%~ 015%;
(2) 有机水溶性絮凝剂, 它能够被吸附在水泥粒子上并通过加速粒子间的吸引来增加粘度, 例如带有羧基的苯乙烯共聚物、合成高分子