如何提高水工混凝土强度

如何提高水工混凝土强度

王亮

江苏鑫慧达建设工程有限公司江苏盐城224500

摘要：本文主要介绍混凝土强度的解决途径，希望克服施工中混凝土强度不足的弱点。

关键词：水工混凝土、强度提高

1引言

目前,正处于我国水利工程建设的大力发展阶段,大部分正在建设中的水电站为混凝土坝(重力坝、拱坝等)。这些大型水利工程不仅混凝土工程量大强度等级多温控要求严，而且对混凝土的耐久性和安全性有很高的要求。因而大坝工程质量的关键在于混凝土质量和混凝土设计与配制是否妥当。

2混凝土强度的影响因素研究

混凝土结构物主要都是用于承受荷载或抵抗各种作用力的，强度是混凝土最重要的力学性能。工程上对混凝土的其它性能要求，如不透水性、抗冻性等，而这些性能与混凝土强度存在着密切联系。混凝土的强度愈高，其刚性、不透水性、抵抗风化、和某些侵蚀介质的能力也愈高，往往其干缩也较大，同时较脆、易裂。因此，通常用强度来评定和控制混凝土的质量以及评价各种因素影响程度的指标。现仅从集灰比、水泥、集料、水灰比、养护等方面分析以控制和提高混凝土的强度。

2.1集灰比

对强度大于35Mpa的混凝土，集灰比的影响较为明显。水灰比相同时，混凝土强度随着集灰比的增大而提高。这是因为：集料数量增大，吸水量也增大，从而有效水灰比降低；混凝土内孔隙总体积减小；集料对混凝土强度所引起的作用更好地发挥。

2.2水泥

水泥对混凝土的影响取决于水泥的化学成分及细度。水泥强度来自于早期强度C35及后期强度C25，且这些影响贯穿于混凝土中。用C35含量高的水泥来制混凝土，其强度增长快，但后期可能以较低的强度而告终。而无论通过改变成分、养护条件或利用外加剂而比较缓慢地水化，都可以使水泥产生较高的最终强度。水泥细度的影响。随着细度增加，水化速率增大，导致较高的强度增长率。但应避免细磨粉的含量。

2.3集料

集料重要的参数是形状、结构、最大尺寸及级配。承载时混凝土中集料所能承受的应力大大超过混凝土的抗压强度。骨料颗粒强度比混凝土基体和过渡区的强度要大。多数天然骨料，强度几乎不被利用。一般而言，强度和弹性模量高的集料可制得质量好的混凝土。但过强、过硬的集料不但没有必要，相反，还可能在混凝土因温度或湿度等原因发生体积变化时，使水泥石受到较大的应力而开裂。骨料颗粒的粒形、粒径、表面结构和矿物成分，往往影响混凝土过渡区的特性从而影响混凝土的强度。

2.4水灰比

水灰比是影响混凝土强度的因素之一。水泥混凝土强度主要取决于毛细管孔隙率或胶空比，但这些指标都难于测定或估计。而充分密实的混凝土在任何水灰比程度下的毛细孔隙率由水灰比所确定。DuffAbrams的混凝土强度水灰比定则指出：“对于一定材料，强度取决于一个因素，即水灰比。”由此看来，水灰比、孔隙率关系是最重要的因素。它影响着水泥浆基体和粗骨料间过渡区两者的孔隙率，水泥石在水化过程中的孔隙率取决于水灰比，水灰比和混凝土地振捣密实程度两者都对混凝土体积有影响，当混凝土混合料能被充分捣实时，混凝土的强度随水灰比的降低而提高。

2.5养护

为了获得质量良好的混凝土，成型后在适宜的环境中养护，目的是保证水泥水化过程能正常进行，包括控制环境的温度和湿度。在养护期内必须保持混凝土饱水状态。只有在饱水状态下，水泥水化速度是最大的。

3混凝土强度的实验方法

混凝土强度的实体检测方法分为非破损法和局部破损法，一种是混凝土回弹仪回弹表面，得出一个数值，结合混凝土表面的钙化厚度，换算出强度；一种是钻孔取芯试压，平均值就代表混凝土强度。

3.1回弹法

回弹法是国内现场检测使用较多的一种方法,使用回弹法时应注意以下几点：

1）有条件的地区,应建立地区测强曲线。

2）遇到高湿度环境下的混凝土测强问题，需要一系列试验获取不同的湿度修正系数。

3）碳化深度对回弹推定值影响很大,而实际中混凝土掺合料、脱模剂、粉刷层等因素会影响实际碳化深度的测定。对有些检测部门先磨去表面碳化层再进行回弹提出异议，磨去表面碳化层，其表面呈多相组分状态，因而回弹点不易确定；此外，根据试验数据,对早龄期碳化深度超过0.5mm的混凝土构件采用钻芯回弹综合法进行检测。

3.2钻芯法

钻芯法代表性好，直观，测试误差小，在国内外广泛应用,使用钻芯法应注意以下几点：

1）芯样尺寸

《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03-88)规定,高度和直径分别为100mm和150mm芯样试件的抗压强度测试值，直接作为混凝土的强度换算值。

2）芯样强度值的代表性

芯样虽是从实体结构中钻取，但强度仍与实际结构存在差异。因为钻取过程是对芯样干扰，累计损伤会使强度受到削弱。所以芯样强度值有一定局限性和近似性，不能完全反映出结构实体的真正强度。

4混凝土外加剂

大坝混凝土浇筑前,需要几年的时间用于原材料的优选和配合比的优化，以配制出性能优越的高性能混凝土。解决这些关键技术最直接、最有效的措施是用高性能混凝土外加剂。

4.1萘系缓凝高效减水剂

混凝土所采用的高效减水剂90%以上为萘系缓凝高效减水剂，这是由水电工程的特殊要求以及萘系减水剂的特点共同决定的。水电工程中，萘系减水剂用于常规混凝土及碾压混凝土。由于这些特点，水工混凝土减水剂有别于其他工程的减水剂。首先，具有很好的减水增强效果，从而减少水泥和水用量；降低水化热、减少收缩、提高抗渗等耐久性指标。三峡工程中，中国长江三峡工程标准TGPS05-1998《混凝土用外加剂技术要求及检验》规定缓凝高效减水剂的减水率不小于18%，混凝土用水量降至合理的范围。

4.2萘系泵送剂

流态泵送混凝土是水电工程必须用到的混凝土。水电工程泵送混凝土的要求与特点与常规或碾压混凝土无本质区别,主要要求保证混凝土的和易性、耐久性、抗裂性，以及不离析、不泌水、均匀性好等。用于水电工程泵送混凝土的外加剂(泵送剂)，要求减水率高、混凝土坍落度损失小、混凝土可泵性好等。JM-Ⅱ缓凝泵送在三峡水电站等大型工程中的应用表明，JM-Ⅱ缓凝泵送剂的特点是：1大减水:按国标检测,减水率大于20%；2高保坍：JM-Ⅱ采用特种高分子共聚物为保坍组分，有较高的保坍能力，且对水泥品种、型号及气温适应性强，几乎不受外界气温变化影响；3高增强：掺JM-Ⅱ的混凝土，有很好的触变性能，混凝土初、终凝时间间隔很短,强度发展迅速，增强效果显著，28d强度较普通混凝土一般可提高35%～60%，90d在20%以上，且后期强度性能发展稳定；4可泵性好：掺JM-Ⅱ的混凝土泌水小、粘聚性好，混凝土不离析，可泵性高。

4.3聚羧酸类超塑化剂

近几年，聚羧酸类超塑化剂开始大面积推广应用。江苏博特新材料有限公司研制并生产的JM-PCA系列外加剂目前在国内一些国家重点工程中得到推广应用，典型工程有江苏田湾核电站、润扬长江公路大桥、郑州国际会展中心、杭州湾跨海大桥、南京长江三桥、苏通大桥、广东LNG液化天然气项目、郑西客运铁路专线、武广客运铁路专线等重点工程，同时也在三峡、溪洛渡、龙滩、小湾等大型水电工程中成功应用。

5展望

在以长江三峡大坝为首的水利水电工程建设过程中，积累了大量的有中国特色的建坝经验，为世界水利水电建设的技术进步起到了积极的推动作用。大量新材料、新技术和新工艺的采用，起到了不可磨灭的作用，其中包括了高效减水剂和引气剂为代表的一批混凝土外加剂。混凝土外加剂已经为实现水工混凝土的高性能化起到了关键的作用，有理由相信混凝土外加剂还将会、也必将会为水工混凝土性能的进一步提升发挥着重要作用。