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大體積混凝土施工溫控難題——解決!選用WHDF混凝土無機納米抗裂減滲劑!
時間:2020-12-09發布人:管理員

混凝土是當今世界上用量最大的人工建筑材料,隨著經濟的發展,對大型基礎設施建設的需求量也越來越大。高層建筑的地基、橋梁、大壩等現代大型基礎設施中均含有大體積混凝土結構。然而,大體積混凝土在使用過程中經常會出現因結構內外或者結構不同部位的溫度應力差異而引起的裂縫。一旦出現裂縫,建筑物的耐久性就會受到嚴重影響,為了保障建筑物的耐久性,必須要對裂縫進行有效控制。

WHDF混凝土無機納米抗裂減滲劑,(簡稱WHDF),是武漢工程大學為完成國家“九五”重點攻關計劃“水工高面板堆石壩面板混凝土抗裂、抗滲及耐久性研究”(項目編號:96-221-02-01)而研制的一種新型高性能混凝土外加劑,它能有效改善新拌混凝土工作性能以及硬化后混凝土的力學性能和變性性能,具有提高混凝土抗裂、密實及耐久性能的功能且具備自修復功能。

WHDF的應用可解決大體積混凝土施工的溫控和開裂難題!

1.WHDF技術特性

經多項工程實際應用和數個權威機構檢測,在混凝土中按膠凝材料的2%摻用WHDF,可使混凝土性能提升效果如下表1所示:


WHDF摻量為膠材用量的2%(后澆帶摻量為2.5%),且嚴格按照施工規范進行施工的前提下,可防止建筑物產生收縮性裂縫、混凝土抗滲等級≥P12。該產品質量承諾由中國人保財險進行承保。

2.WHDF執行標準

《混凝土無機納米抗裂減滲劑》T/ASC6006-2019

3.WHDF的應用可解決大體積混凝土施工溫控難題

WHDF從兩條技術路線出發解決大體積混凝土溫控難題:

1、通過抑制鋁酸三鈣早期的快速水化,使混凝土內部水化熱最大峰值出現時間后延,并使最大峰值降低30%左右。

2、在保證混凝土強度的前提下,若按膠凝材料用量的2%摻入WHDF,可在原有水泥用量基礎上每方減少20㎏水泥(目前相關項目試驗證明此數據適用,具體項目實際數據需經實驗室配合比試驗確定),降低混凝土內部絕熱溫升2-3℃,從而解決大體積混凝土施工的溫控難題。

(一)降低早期水化熱峰值,推遲水化熱峰值出現時間

1、湖北恩施小溪口水電站

湖北恩施小溪口水電站項目混凝土面板堆石壩是WHDF第一個應用工程,1998年施工并投入使用,距今已有22年,仍使用狀態良好。



該項目面板混凝土面積約兩萬m2,項目部委托武漢大學建材實驗室進行了水化熱實驗,實驗結果如表2。實驗數據表明:摻WHDF后,第一天水化熱降低4.05J/g。



施工期間進行現場混凝土溫控測量,如圖1所示:摻2%WHDF混凝土的初始水化熱較低,36小時左右出現水化熱最大峰值。水化熱最高溫升只23℃,9天左右混凝土內部溫度基本穩定在20℃左右,且與混凝土表面溫度及環境的最高溫度基本一致。可見,WHDF降低了混凝土早期水化熱最大峰值,推遲了水化熱峰值的時間,從而起到溫控抗裂的作用。


2湖北清江高壩洲水電站

高壩洲電站項目壩頂長419.5m,壩高57m,正常蓄水位80m,水庫庫容4.3億立方米,壩區回水長50km,與隔河巖電站尾水相接。



船閘部位為大體積混凝土施工,混凝土中摻用WHDF,對混凝土進行絕熱溫升試驗檢測,結果如表3所示:混凝土絕熱溫升上升速度較慢,且28天的絕熱溫升最大值為15.1℃。


(二)減少水泥用量

1、巴基斯坦卡洛特項目

不同的混合材對水泥的水化具有不同的作用。B.W.Langan認為,高水膠比條件下硅灰會加速水泥的水化,低水膠比條件下則可能降低水泥的水化。在水膠比不變的情況下,由于礦物摻合料的活性低于水泥的活性,隨著礦物摻合料摻量的增加,混凝土早期強度降低。為了獲得滿意的早期強度,在增加礦物摻合料摻量的同時,適當降低水膠比,提高混凝土早期強度,使其滿足施工的需要。WHDF的加入使混凝土中凝膠增多,保證了混凝土的強度,此時水膠比的降低不會明顯影響混凝土28d強度。

巴基斯坦卡洛特水電站大體積混凝土試驗中,在基準混凝土C30的基礎上,其它條件不變,只是減少水泥用量20kg/m3,為了保持容重不變,分別將砂子和細石增加10kg/m3,微調減水劑,使其達到適宜的坍落度。

4和表5為巴基斯坦卡洛特水電站大體積混凝土試驗情況。編號為WH-04的試樣,摻入了引氣劑PC-2WHDF,將水泥用量每方減少了20kg,將砂石進行微調其它材料及摻量不變。


試驗結果表明:雖然7d抗壓強度較空白組WH-01稍有下降,但28d時抗壓強度高達40.2MPa,空白組WH-0138.1MPa提高了5.51%,且后期強度增長率高達35.81%。這說明摻WHDF后,每方混凝土減少20kg水泥,不會影響抗壓強度。

2、碾盤山水利樞紐工程

碾盤山水利樞紐位于漢江中游湖北省鐘祥市境內,是漢江流域綜合開發治理工程之一。碾盤山水利樞紐控制流域面積14.03km2,總庫容8.77m3,裝機180MW,正常蓄水位50.72m,樞紐壩軸線長1200m





混凝土面板壩應用WHDF,面板壩為大體積混凝土,進行了減少水泥用量的試驗,配合比如表6所示,編號KQ1為不摻WHDF的原始配合比,KW5為摻了WHDF之后減少20kg水泥的對照組。表7為檢測結果。




試驗結果表明:KW5組7d和28d的抗壓強度均比KQ1組的高,也說明了摻入WHDF之后,每方混凝土減少20kg水泥,不會影響抗壓強度。

WHDF的應用可解決大體積混凝土施工溫控和開裂難題!

混凝土中摻用WHDF,一方面可以通過鋁鈣抑制劑的作用降低早期水化熱,一方面可以在保證混凝土強度的前提下,減少水泥用量,達到降低理論上的水泥水化熱總量的目的。兩方共同作用,避免混凝土結構內外和結構不同部位的過大溫差的出現,減小溫度應力過大差異出現的可能性,并能夠提高混凝土的力學性能,實現混凝土結構抗裂。從理論和實際應用兩個角度都可看出,WHDF在大體積混凝土溫度裂縫控制中可以起到積極作用!




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