【內(nèi)容摘要】本文主要介紹了JM系列外加劑在三峽水利樞紐工程右岸地下電站進(jìn)水口預(yù)建工程及三期工程中的試驗及應(yīng)用,簡述了該外加劑的主要性能、用途及在三峽工程中的應(yīng)用情況,為該系列外加劑在工程施工中的推廣應(yīng)用積累了經(jīng)驗。
【關(guān)鍵詞】JM系列 外加劑 三峽工程 試驗應(yīng)用
1 概述
長江三峽水利樞紐由大壩、水電站和通航建筑物等三大部分組成,采用分三期施工導(dǎo)流方案。三峽工程壩址地區(qū)氣候溫和,多年平均氣溫16. 8℃,多年各月平均氣溫冬季為4. 8～6. 8℃,夏季為23. 3～28. 0℃,最高氣溫可達(dá)41.4℃,晝夜溫差變化較大。右岸地下電站進(jìn)水口工程,位于茅坪溪副壩下游側(cè),砼總方量約40萬m3。三期大壩位于長江的右岸,于2002年11月開始施工,砼工程量為600多萬m3。兩個標(biāo)段砼方量大,澆筑強(qiáng)度高,與三峽二期工程相比,砼質(zhì)量控制要求更為嚴(yán)格。為此,必須選擇高性能的外加劑來改善砼的各項性能,以滿足施工的需要。上述大壩主體工程常規(guī)砼中摻用了JM - ⅡC型緩凝高效減水劑,在高流態(tài)、泵送砼中摻用了JM - Ⅱ型泵送劑,有效地改善了砼的性能,滿足了工程施工的要求。
2 JM系列外加劑簡介
在三峽工程中使用的JM系列外加劑的主要有JM - ⅡC型緩凝高效減水劑、JM - II型(緩凝、泵送)砼高效增強(qiáng)劑, JM - II系以β - 萘磺酸亞甲基高級縮合物和反應(yīng)型高分子聚合物為主體的復(fù)合添加劑,具有高效減水、緩凝、保坍和增強(qiáng)等功能。產(chǎn)品分粉末狀固體型和液體型兩種,適合于各種砼。JM - ⅡC和JM - Ⅱ產(chǎn)品主要有以下幾方面的優(yōu)點:
(1)大減水。產(chǎn)品減水效果顯著,采用標(biāo)準(zhǔn)方法(按GB8076 - 97《砼外加劑》中有關(guān)規(guī)定)測得的減水率均在20%以上,最大的可達(dá)23. 6%。對于大流動性砼,減水效果更加明顯,最大減水率可達(dá)31. 8%。
(2)高增強(qiáng)。摻有JM - ⅡC、JM - II的砼,具有很好的觸變性能,砼初、終凝時間間隔很短,強(qiáng)度發(fā)展迅速,增強(qiáng)效果顯著, 28d強(qiáng)度較普通砼一般可提高35%～60%。
(3)高保坍。兩種產(chǎn)品均采用反應(yīng)型高分子共聚物為保坍組分,其保坍能力很強(qiáng),而且對水泥品種、型號及氣溫適應(yīng)性強(qiáng),幾乎不受溫度變化的影響。在氣溫低時,砼坍落度損失慢,反應(yīng)性高分子共聚物的釋放速度慢;氣溫高時,砼坍落度損失加快,反應(yīng)性高分子共聚物釋放速度加快,砼的保坍能力提高。
(4)緩凝效果明顯。摻JM - ⅡC、JM - II的砼,其初凝時間可延緩10h左右,這一特性為避免或減少施工冷縫提供了保證。
(5)和易性好。JM - ⅡC、JM - II抗泌水、抗離析性能好;而且摻JM - II的砼泵送摩阻力小,便于泵送。
(6)摻JM - ⅡC、JM - II的水泥基材水化熱峰值明顯降低,且峰值出現(xiàn)的時間向后推遲達(dá)24h,有效降低早期水化熱。其1d水化熱僅為純水泥漿體的1 /7,從而有效地減少或避免溫度裂縫的出現(xiàn)。
3 JM系列外加劑性能
砼外加劑的質(zhì)量將直接影響砼生產(chǎn)質(zhì)量。為此,對JM-ⅡC、JM -II 兩種外加劑進(jìn)行了物理性能檢測及化學(xué)成份分析,其成果見表1。
從表1可以看出JM - ⅡC、JM - II兩種外加劑配制容易,配制后表面無泡沫、液體無沉淀,堿含量較低,滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求及三峽工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。
4 JM系列外加劑的配制和使用方法
(1) JM - ⅡC及JM - II型外加劑使用前一般先配置為15%～20%左右濃度的溶液,充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹纯墒褂?。在配置完成后?yīng)在溶液池上標(biāo)明配置日期、濃度等配置信息,以防誤配、誤用。
(2)常用摻量(按重量計)為水泥重量的0. 7%～1. 2%,配制C50以上的高強(qiáng)砼,摻量可加大至1. 2%～1. 5%。
(3)儲存。減水劑應(yīng)儲藏在干燥、陰涼的地方,防止日曬、雨淋。正常條件下,保質(zhì)期為兩年。
5 摻JM系列外加劑砼性能試驗
5. 1 砼拌和物性能
摻JM系列外加劑砼性能試驗按照國標(biāo)《砼外加劑》(GB8076 - 97)一等品進(jìn)行。試驗采用華新中熱42. 5 水泥,水泥用量330 ±5kg/m3 ;三峽下岸溪人工骨料,砂FM =2. 72,砂率40% ,坍落度70～90mm?；鶞?zhǔn)砼用水量195kg/m3 ,坍落度87mm,摻減水劑砼通過調(diào)整用水量控制坍落度在70～90mm范圍內(nèi)。進(jìn)行了減水率、和易性、含氣量、凝結(jié)時間、抗壓強(qiáng)度比等試驗,試驗結(jié)果見表2。
表2的試驗結(jié)果表明: JM - ⅡC、JM - II兩種外加劑均滿足《砼外加劑》(GB8076 - 97)性能要求,摻兩種外加劑的砼拌和物和易性接近,含氣量較小,減水率均相對較高,可達(dá)20%以上,砼拌和物性能良好,滿足設(shè)計要求。
5. 2 砼拌和物坍落度損失
根據(jù)砼澆筑的需要,對JM - ⅡC、JM - II兩種外加劑進(jìn)行了摻外加劑砼拌和物坍落度損失試驗,試驗按照《水工砼試驗規(guī)程》( SD105 - 82)附錄“砼配合比設(shè)計方法”進(jìn)行。其中試驗采用華新中熱42. 5水泥,鄒縣Ⅰ級粉煤灰,三峽下岸溪人工骨料,摻JM - ⅡC砼水膠比0. 55,粉煤灰摻量40% ,砂率26% ,坍落度30～50mm,引氣劑摻量0. 025%;摻JM - Ⅱ砼水膠比0. 45,粉煤灰摻量20% ,砂率42% ,坍落度160～180mm,引氣劑摻量0. 025%。試驗成果見表3。
表3試驗結(jié)果可看出,摻減水劑JM - ⅡC的砼坍落度損失率相對較小,摻JM - II的砼60min時坍落度損失很小,對砼施工十分有利,利于三峽高溫季節(jié)的砼澆筑。
5. 3 砼力學(xué)性能及耐久性能
對三峽工程摻JM - ⅡC減水劑的主要標(biāo)號常規(guī)砼及摻JM - Ⅱ泵送劑的高流態(tài)、泵送砼進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量和極限拉伸、抗?jié)B、抗凍試驗,試驗成果列于表4。由表4可見,各標(biāo)號砼均滿足設(shè)計要求。
6 JM系列外加劑在三峽工程中的應(yīng)用
6. 1 JM - Ⅱ在右岸地下電站進(jìn)水口泵送砼中的應(yīng)用
三峽右岸地下電站進(jìn)水口工程位于茅坪溪副壩下游側(cè),砼總方量約40萬m3 ,總工期33個月。其中1#～6#引水隧洞和排沙主洞砼襯砌均采用C25F250W10 (二級配)泵送砼,襯砌厚度150cm左右,砼總方量4. 4萬m3。根據(jù)現(xiàn)場施工條件,砼最長泵送距離約200m,最大高差約28m,拐角數(shù)量最多達(dá)6個,施工難度大,而且因為右岸暫時沒有砼拌和系統(tǒng),泵送砼必須由相距15km以外的左岸高程120拌和系統(tǒng)生產(chǎn),運(yùn)距長,沿途路況較差,從砼生產(chǎn)出樓到施工現(xiàn)場一般需要30min,到砼完成入倉約1h。為了保證工程施工的順利進(jìn)行和施工質(zhì)量,要求泵送砼必須具有良好的可泵性和保坍性能,并盡可能降低砼溫升和提高砼性能。通過三峽總公司試驗中心和長科院對9種泵送劑初選和對6種泵送劑的優(yōu)選試驗,并根據(jù)泵送劑在三峽永久船閘的應(yīng)用實踐及多次試驗成果,泵送劑選擇江蘇建科院生產(chǎn)的JM - Ⅱ,引氣劑采用石家莊DH9。由于JM - Ⅱ泵送劑減水率高,保坍性能好,不僅能節(jié)約水泥用量,降低了砼溫升,還彌補(bǔ)了砼運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、澆筑速度慢帶來的不利影響,使砼澆筑能夠順暢進(jìn)行。從2001年10月至今,右岸進(jìn)水口泵送砼已全部完成澆筑,現(xiàn)場檢測結(jié)果表明泵送砼各項技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計要求,砼質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良水平。砼施工配合比見表5。
6. 2 JM - Ⅱ在三峽三期工程泵送及二期、三期高流態(tài)砼中的應(yīng)用
三峽三期工程主要使用了C90 20F150W10、C9020F250W10、C20F250W8 (C90 25F250W10) 、C25F250W10四種標(biāo)號的泵送砼。根據(jù)在三峽右岸地下電站進(jìn)水口工程中的應(yīng)用實踐,參照三期工程招標(biāo)文件要求,通過泵送劑的優(yōu)選試驗,最終采用了江蘇建科院生產(chǎn)的JM - Ⅱ泵送劑,引氣劑采用上海麥斯特A IR202?，F(xiàn)場檢測成果表明泵送砼各項技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。另外,根據(jù)施工工藝要求,三期主體工程引水壓力鋼管底部需澆筑高流態(tài)砼,高流態(tài)砼屬自流密實砼,要求坍落度大、流動性能好,對配合比及外加劑的選擇有更高的要求。為進(jìn)一步防止骨漿分離,結(jié)合二期工程使用經(jīng)驗,三期工程開始時又采用了JM - Ⅱ泵送劑和江蘇建科院生產(chǎn)的增粘劑聯(lián)摻的方式,取得了良好的效果。現(xiàn)場應(yīng)用表明, JM - Ⅱ泵送劑與增粘劑、引氣劑三者共同摻用適應(yīng)性良好,使砼的粘聚性進(jìn)一步得到提高,大大方便了鋼管底部的施工,現(xiàn)場各項性能指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。三峽三期工程泵送、高流態(tài)砼施工配合比見表6。
6. 3 JM - ⅡC在三峽三期工程大壩常規(guī)砼中的應(yīng)用
三峽三期工程于2002年11月開始施工,其中1A標(biāo)段主體工程共澆筑砼200余萬m3 ,在主體工程常規(guī)砼中摻用了JM - ⅡC型緩凝高效減水劑,現(xiàn)場檢測結(jié)果表明砼和易性較好,同時滿足含氣量、坍落度及凝結(jié)時間的要求。三峽三期工程常規(guī)砼施工配合比見表7。
7 結(jié)束語
從三峽右岸地下電站進(jìn)水口工程到三峽三期工程,通過在砼中摻用JM系列外加劑,并與引氣劑聯(lián)摻使用,克服了各種不利影響,最大限度地降低了砼的單位用水量,最大降幅在30%以上。JM系列外加劑作為三峽工程主要使用的外加劑,其性能相對穩(wěn)定,減水效果佳,保坍性好,在三峽永久船閘、左廠壩段等部位都曾使用,均取得了良好的使用效果。JM系列外加劑在三峽工程的應(yīng)用表明,合理運(yùn)用了緩凝高效減水劑,不僅能夠有效地降低砼單位用水量,能提高砼的技術(shù)性能,配制出高性能水工砼,更利于大體積砼的施工與溫控防裂,取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
