外加剂后掺法在恰甫其海水利枢纽2#桥施工中的应用

[摘　要] 　本文通过对外加剂进行先掺法与后掺法的对比试验，最终选用后掺法进行了工程应用，解决了坍落度损失过快的问题，解决了外加剂与水泥不相适应性的问题。
[关键词] 　坍落度损失　先掺法  后掺法

[中图分类号] 　TU5281042 　　　[文献标识码] 　A 　　　[文章编号] 　1002 - 3550(2004) 04 - 0079 - 02

Latter admixture experiment was used in the qiafuqihai water pivotal project 2nd bridge’construction

GAO Jian2xin ， 　HE Zhuan2qing ， 　WANG Huai2yi ， 　SHA Ji2da ， 　TU Er2hong ， 　YANG Gui2quan

(Xinjiang Research Institute Of Water Resources And Hydroelectrics Science ，830000 ，China)

Abstract : 　This text contrasts the admixture experiment of first admixing method and latter admixing method. At last ，the second method was applied and solved the problem that slump loses quickly and the problem that admixture and cement are not suitable for each other.

Key words : 　the loss of slump　first admixing method  　latter admixing method

1 　工程概况

恰甫其海水利枢纽位于伊犁哈萨克自治州巩留县境内，是特克斯河干流规划中最大的控制性工程。2^#桥位于恰甫其海水利枢纽坝址下游1.8km处。承担着工程截流及工程竣工后的一系列交通运输任务，是一座处于关键地位的永久性交通桥。2^#桥设计为1m～58.5m钢管混凝土上承式拱桥，净矢跨比1/6.5，拱轴线采用二次抛物线，桥面系为跨径5.0m的多跨连续板，桥梁全长82.42m，共设三根拱肋，每根拱肋由两根D500Vmm×10Vmm Q345D级钢管和连接钢板组成，呈哑铃形。拱肋截面高度1.3m，拱脚段采用外包钢板加固，形成0.7m×1.5m的矩形断面，拱肋间距3.6m，拱肋之间设有12道横撑，以增强拱肋的横向稳定。

2 　钢管混凝土工程技术要求

    2^#桥钢管混凝土设计要求强度等级为C40，微膨胀的一级配泵送混凝土，该混凝土配合比设计时，要求保持混凝土坍落度不损失或者少损失。

3 　钢拱桥混凝土施工工艺

2^#桥的拱身是整座桥的承重结构，它是由钢管拱与在钢管拱中注入的混凝土共同组成的，钢管拱中浇注混凝土的方式为，在拱的顶部与两端的底部各开一个小孔，在顶部的孔位置再焊接一个向上长约1m左右的竖直管，在钢管拱两端同时用泵车将混凝土注入钢管拱中，直到混凝土从顶部的竖直管中喷出，即表示混凝土已注满。初步了解此种施工工艺在新疆还是首次使用。因此工程建设、监理与施工单位对此都非常重视，施工前做了充分的准备，施工中的关键在于能否保持混凝土坍落度不损失或损失较小，否则，先注入钢管拱中的混凝土将无流动性，后期混凝土将很难再注入钢管拱中。如出现此种情况，先期注入的混凝土则无法掏出，造成整个钢管拱的报废，而重新制作到安装一个钢管拱则需要很长一段时间，且造价高，尤其是当时正面临大坝截流需要该桥运送截流材料，工期非常紧张，如果该桥的施工不能按期完工，则将对整个枢纽工程的建设造成很大的影响。

4 　解决方案

4.1 　存在的问题

为保证整个施工过程的顺利进行，我们在室内针对解决混凝土坍落度损失问题做了大量工作，由于施工工期紧迫，且混凝土配合比采用的水泥为南岗水泥。因此，水泥的选择考虑到质量等多种因素，选择的余地不大，只能选择当地一家较大的水泥厂南岗水泥厂生产的普通32.5水泥，外加剂则采用不同厂家，不同品种的外加剂与南岗水泥进行适应性试验，通过多种外加剂试验，混凝土坍落度损失都很快，效果均较差。后来，通过在混凝土中加入多种缓凝剂，如柠檬酸、糖钙、木钙等，混凝土坍落度损失也仍然无法控制在施工要求范围之内。

4.2 　外加剂与水泥相互作用的机理

在这种情况下，通过研究外加剂在混凝土中与水泥相互作用的机理，了解到掺外加剂的混凝土坍落度损失较大的原因，可大致归纳如下：其一、水泥中某些矿物吸附外加剂的能力有强弱，水泥中主要矿物吸附外加剂能力的顺序为C₃A>C₄AF >C₃S>C₂S ，加水搅拌(指外加剂先掺法，即将外加剂与混凝土中的其他原材料同时加入搅拌机中进行搅拌) 就促使较多的分散剂涌到水泥颗粒表面，使整个液相中外加剂的浓度明显下降，当浇灌成型时，对水泥起分散作用的外加剂渐显不足，因而坍落度值将随时间而逐渐减小。其二、气泡外溢及水分蒸发，外加剂掺入混凝土中，即使是非引气型外加剂也总有一定的气泡引入，由于气泡在运输，停放过程中可能不断外溢消散，并随着水分蒸发，因而混凝土坍落度值较明显下降。其三、掺加外加剂(尤其是高效减水剂) 后，由于分散、湿润等作用，使水泥的初期水化速度有所加快，水化产物增多，固体量增加，故而整个体系的粘度增加，致使坍落度值下降较快，在高温条件下更甚。综上所述外加剂对水泥适应性差的原因主要在于水泥矿物C₃A之类的矿物对外加剂的吸附能力强， 如果将水泥与水和其它骨料、掺和料等原材料先进行搅拌，外加剂在搅拌一定时间后加入的方式，让水泥颗粒表面先形成一层水膜，C₃A之类的矿物组分对外加剂的吸附能力就会大大减弱，使溶液中保持有足够量的外加剂，因而外加剂对水泥的适应性将会得到改善。这就是我们通常所说的外加剂后掺法，它明显提高了外加剂对水泥的适应性，以及显著的减水增强作用。

4.3 　在工程中应用后掺法

根据这一原理我们对所要施工的混凝土配合比先在室内进行了外加剂先掺法与后掺法试验，通过试验发现外加剂后掺法对减小坍落度损失效果非常明显，该混凝土配合比见表1。

该混凝土配合比在试验室试拌时，试验室室温为23℃，分别采用先掺法和后掺法，坍落度损失情况见表2。

　  根据试验室试验的情况，考虑到施工现场与室内试验的差异，随即又进行了现场试验，当时白天气温较高，大约35℃，为了尽量减少较高温度对浇筑混凝土的一些不利因素，故混凝土浇筑选在夜间进行，当晚气温为27℃，在正式拌和浇筑混凝土之前，我们采用外加剂先掺法和后掺法在施工现场用容积为1m³的强制式搅拌机进行了拌和比较试验，试验结果见表3。

　  通过上述两次试验结果，非常有力的说明了外加剂后掺法在实践中解决混凝土坍落度损失快的良好效果。后来在进行混凝土浇筑的过程中，两台泵车中的一台因故障致使混凝土浇筑中断了近一个半小时，导致罐车里的混凝土从拌和好到浇进钢管拱里大约持续了两个小时，而此时测罐车里混凝土的坍落度仍达120mm。对此我们由于采用了正确的施工方法，避免了因为一些不确定的因素而给工程造成的一些不可挽回的损失。

5 　结语

采用外加剂后掺法应用至水利工程中，较好的解决了混凝土坍落度损失较快的实际问题。在夏季炎热高温时期，采用外加剂后掺法对于保持混凝土流动性，保证混凝土的正常施工具有非常显著的意义，尤其是对工程中水泥与多种外加剂均不相适应，导致混凝土坍落度损失快的情况。但是，外加剂后掺法也存在着一些弊端，如混凝土搅拌工序较先掺法繁琐，给混凝土拌和单位增加了一定的困难。但总的来说，在特殊情况下浇筑混凝土，采用后掺法还是可行的。

[参考文献]

[1 ]张冠伦，编著. 混凝土外加剂原理与应用. 中国建筑工业出版社.

(新疆水利水电科学研究院，新疆马鲁木齐　830000)