CN110482965A - 强度等级为c30～c40的水工实体结构高性能混凝土及其施工方法 - Google Patents

强度等级为c30～c40的水工实体结构高性能混凝土及其施工方法 Download PDF

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Abstract

强度等级为C30～C40的水工实体结构高性能混凝土及其施工方法，属于建筑施工技术领域，采用粉煤灰、矿渣粉和高性能减水剂组成胶凝材料，浇筑混凝土时，混凝土自由下落高度≤1.0m，浇筑速度≤50cm/小时，每层厚度30～50cm，每浇筑一个坯层即采用中低频振捣器振实；结构顶面至少2次抹面，混凝土初凝前，进行二次抹压；养护时，先带模养护，然后再拆模进行保湿养护；养护时间共为21～30天，其中带模养护时间为12～21天。本发明能使水泥用量明显下降，并提高混凝土密实性，降低混凝土的水化热及其温升，同时还达到节约资源、保护环境的效果。

Description

强度等级为C30～C40的水工实体结构高性能混凝土及其施工 方法
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及到内河淡水区域水闸、泵站、涵洞等中低强度等级的混凝土提高密实性和耐久性能，实现高性能化施工技术。
背景技术
资源节约、环境保护、混凝土耐久性问题已迫使工程界提升混凝土品质、混凝土向高性能化发展，发展应用高性能混凝土已上升到国家战略。然而，目前所使用的混凝土与高性能混凝土和耐久混凝土的要求有较大的差距。对在建工程C25～C50中低强度等级混凝土人工碳化试验表明，79%不能满足100年不大于10mm的技术要求，70%不能满足《高性能混凝土应用技术指南》中规定的碳化Ⅰ-C环境50年不大于15mm的要求，也说明工程所使用的混凝土与国家正在推广应用的高性能混凝土还有一定距离。
目前水工混凝土普遍使用C30～C40普通混凝土，然而，绝大部分技术人员对高性能混凝土不了解，混凝土的生产者和使用者对高性能混凝土原材料选择、配合比优化设计、制备、施工浇筑、养护等阶段如何实现混凝土高性能化还不了解，对如何制备和施工出满足水工高性能混凝土特定要求的认识还不足，高性能混凝土评价体系尚需完善，高性能混凝土应用还不普遍、进展较缓慢，我国高性能混凝土推广应用尚处于起步阶段。
高性能混凝土需要规范地进行混凝土配制、施工、养护，否则，实体结构混凝土不能实现高性能化。
发明内容
针对以上现有技术的缺陷，本发明的第一目的是提出可保障与提升水工中低强度等级混凝土施工质量和耐久性能、节约资源、提高投资效益的水工高性能混凝土。
本发明混凝土主要由水泥、粉煤灰、矿渣粉、黄砂、碎石、水、高性能减水剂和缓凝剂拌和组成；其特征在于所述水泥、粉煤灰和矿渣粉的合计量占混凝土总量的350～420kg/m3；所述粉煤灰和矿渣粉的合计量占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的40%～60%；所述粉煤灰和矿渣粉的质量比例为0.8～1.5∶1；所述水占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的35%～42%；所述高性能减水剂占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的0.8%～1.5%，所述高性能减水剂的减水率为27%～32%；所述缓凝剂占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的0.03%～0.12%；所述黄砂占黄砂和碎石合计质量的36%～42%。
本发明采用粉煤灰和矿渣粉组成胶凝材料，还采用了高性能减水剂，使水泥用量得以下降，能提高混凝土密实性，降低混凝土的水化热及其温升；同时还达到节约资源、保护环境的效果。
通常强度等级为C30-C40的水工混凝土中水胶比（即水占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量）为45%～55%，用水量为160～185kg/m3，而本发明混凝土中水胶比则为35%～42%，用水量为135～155kg/m3，可见，本发明的用水量和水胶比大大低于常规的中低强度等级混凝土。
通常混凝土中矿物掺合料，即粉煤灰和矿渣粉的合计量占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量为10%～20%，而本发明则为40%～60%，可见，本发明水泥用量较少。
本发明所述粉煤灰和矿渣粉的质量比为0.8∶1～1.5∶1。
选用高性能减水剂，且高性能减水剂占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的0.8%～1.5%，有利于降低混凝土的用水量，混凝土用水量降低后，混凝土中胶凝材料用量会降低，相应增加粗骨料用量，提高了混凝土的密实性能、降低收缩，从而提高混凝土抗碳化能力；采用聚羧酸高性能减水剂配制的混凝土收缩率一般低于其他品种的减水剂；因此，对于配制C30-C40高性能混凝土，选用聚羧酸高性能减水剂，所述减水剂的减水率27%～32%。
采用本发明以上配合比形成的混凝土体现了低用水量、低水胶比、较低的水泥用量、矿物掺合料掺量中等偏上或大掺量的特点，能够提高中低强度等级混凝土的密实性、抗碳化能力，实现混凝土高性能化，使受碳化侵蚀的水工建筑物寿命达到100年甚至200年以上。
进一步地，本发明所述水泥为28d胶砂强度≥48.0MPa 的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥、28d胶砂强度≥48.0MPa 的强度等级为42.5硅酸盐水泥、28d胶砂强度≥58.0MPa的强度等级为52.5普通硅酸盐水泥或28d胶砂强度≥58.0MPa 的强度等级为52.5硅酸盐水泥中的一种；同时要求水泥的比表面积300～350 m2/kg，标准稠度用水量24%～28%，这是由于水泥标准稠度用水量每增加1%，混凝土用水量增加5～8kg/m3，本发明选择标准稠度用水量低的水泥有利于降低混凝土的用水量。
本发明混凝土中掺入粉煤灰、矿渣粉，能够改善混凝土的和易性、可泵性，提高后期强度，降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的密实性能，降低混凝土的水化热。所述粉煤灰为符合GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准要求的F类Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰；基于防止粉煤灰中的未燃碳颗粒吸附引气剂，因此，粉煤灰的烧失量不宜大于3%。
所述矿渣粉为符合GB/T 18046—2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求的S95级粒化高炉矿渣粉，比表面积为350～450 m2/kg；矿渣粉的比表面积越大，活性越高，混凝土早期水化热与自收缩都将随矿渣粉比表面积的增大而增加，因此，有抗裂要求的混凝土，矿渣粉比表面积为350～450 m2/kg。
黄砂越细则表面积越大，使用细砂混凝土用水量会增大，黄砂越粗则混凝土砂率增加、黄砂用量增加，混凝土收缩会增加。因此，本发明所述黄砂的细度模数为2.5～3.0，黄砂中的泥和云母会增加混凝土的收缩，降低抗冻性能，因此，选用的黄砂中含泥量≤2%，黄砂中云母含量≤0.5%。
碎石粒径越大，与混凝土内水泥砂浆的粘结强度会降低，同时，混凝土早期凝结硬化过程中，因混凝土泌水等原因较大的粗骨料的底部会形成水囊，硬化后成为空隙，增加了大气中二氧化碳等腐蚀介质向混凝土内渗透扩散通道。同时，碎石最大粒径还与保护层厚度、钢筋间距、泵送混凝土的输送管径等有关，因此，所述碎石为5～31.5mm连续级配，2级配或3级配。另外，如果碎石的泥含量越多则混凝土收缩越大，针片状颗粒含量多则影响到混凝土拌合物的质量、也增加混凝土用水量，吸水率大则混凝土的坍落度损失加快，也会增加混凝土用水量，因此，本发明碎石的含泥量≤0.5 wt %，针片状颗粒含量≤8%，压碎值指标≤10%，吸水率≤1%。
对于有抗冻要求的混凝土还需掺入引气剂，引气剂占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的0.02%～0.06%。这是由于混凝土中掺入优质引气剂，每立方混凝土形成数以千亿计的微细而均匀的封闭圆形气孔，能够缓解混凝土中水结冰形成的冰晶压力对混凝土的破坏，从而提高混凝土的抗冻性，也能提高混凝土的抗渗性能。
对于无抗冻要求的混凝土掺入引气剂，引气剂占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的0.01%～0.03%，新拌混凝土的含气量控制在2%～3%。引气剂引入的大量微小气泡所形成的滚珠效应提高了新拌混凝土的工作性和可泵性，还可降低混凝土的用水量，提高混凝土抗离析能力、减少泌水和板结，还能改善混凝土体积稳定性，提高混凝土抗碳化和抗氯离子渗透能力，也能提高混凝土的抗渗性能。
对于有抗裂要求的结构，本发明在混凝土中还掺入聚丙烯纤维；所述聚丙烯纤维占混凝土总量的0.8 kg/m3～1.2kg/m3；掺入聚丙烯纤维后，聚丙烯纤维分散于混凝土中，降低混凝土早期收缩率，也可分散裂缝的分布，减少裂缝开展的宽度，防止有害裂缝产生。
另外，还可根据需要在混凝土中掺入致密剂，如超细石灰石粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉或超细钢渣粉中的一种，能够改善胶凝材料的颗粒级配，填充胶凝材料毛细孔隙，发挥超细掺合料的密实填充作用，使混凝土的密实性得到提高，从而提高混凝土抗碳化能力，掺量为水泥、粉煤灰、矿渣粉和致密剂总质量的5%～8%。超细粉煤灰和超细矿渣粉还能发挥活性作用；超细石灰石粉还能起到降低混凝土拌合物的稠度、提高可泵性、在混凝土硬化过程中起到晶核作用；超细钢渣粉还能提高混凝土的体积稳定性；最终致密剂均能起到提高混凝土强度、耐久性能等作用。
本发明的第二个发明目的是提出上述水工高性能混凝土的施工方法。
本发明施工方法包括钢筋安装、模板安装、浇筑混凝土、抹面和养护，特点是：浇筑混凝土时，混凝土自由下落高度≤1.0m，浇筑速度≤60cm/小时，每层厚度30～50cm，每浇筑一个坯层即采用中低频振捣器振实。
结构顶面至少2次抹面，混凝土初凝前，进行二次抹压。
养护时，先带模养护，然后再拆模进行保湿养护；养护时间共为21～30天，其中带模养护时间为12～21天。
高均匀性是高性能混凝土重要判据，通常浇筑时混凝土自由下落高度达到1.5m～2m，甚至更高，本发明浇筑时混凝土自由下落高度≤1.0m，浇筑速度≤60cm/小时，每层厚度30～50cm，每浇筑一个坯层即采用中低频振捣器振实，是为了防止入仓混凝土离析，提高混凝土质量均匀性，防止局部混凝土密实性差抗碳化性能、抗氯离子渗透性能降低。
通常混凝土的带模养护时间为3～7天，而本发明带模的养护时间为12～21天。带模养护期间可以保持混凝土表面湿度，改善湿养护条件，防止过早拆模后表面混凝土湿度和温度急骤降低，有利于表层混凝土强度增长和密实度提高；模板还起到一定程度保温作用，减少混凝土里表温差。另外，环境风速越大则混凝土失水加快，收缩也越大，混凝土过早拆模如果养护不到位，则会提高表层混凝土孔隙率，产生有害孔，降低混凝土抗碳化能力和抗氯离子渗透能力，而且拆模后因表面湿度急骤降低，导致混凝土干缩急骤增加；延长带模养护时间，混凝土强度的增长有利于减少因湿度变化引起的收缩应力突变。室内试验也表明带模养护时间为14天的混凝土抗碳化能力与标准养护混凝土基本接近。
本发明在带模养护时，松开模板补充养护水，可为表层混凝土水化提高水源。
通常养护时间为7～14天，而本发明养护时间共为21～30天。由于本发明混凝土中矿物掺合料的掺量较大，混凝土需要良好的施工湿养护，才能保证混凝土强度发展、提高密实性，从而提高混凝土的耐久性能。
浇筑入仓的混凝土在初凝之前的塑性阶段会产生沉降收缩，当混凝土下沉受到钢筋、粗骨料阻挡或约束时会在其下部产生裂缝；伸缩缝部位的水平止水铜片下面的混凝土沉降后，会造成铜片与混凝土之间产生缝隙，地下水会通过缝隙向上渗出，造成伸缩缝处渗水窨潮。因此，混凝土到达水平止水铜片或顶层钢筋的下部时，先振捣密实，然后停止浇筑，等待40～70分钟后二次振捣，目的是让混凝土初步沉实，防止钢筋下部或伸缩缝止水铜片下部产生裂缝。
进一步地，加强混凝土养护，保证持续湿养护时间、特别是早期带模养护时间，是促进混凝土强度增长、降低表层混凝土孔隙率、改善表层混凝土孔结构的重要施工技术措施。因此，本发明根据养护时不同日平均气温条件采取不同的具体措施。
在日平均气温10℃以上进行养护时，养护时间共为21～28天，其中带模养护时间为12～15天，带模养护时，松开模板补充养护水；在模板拆除前、后分别朝结构混凝土表面方向进行喷雾直至保湿养护结束。
在日平均气温10℃以下进行养护时，养护时间共为25～30天，其中带模养护时间为14～21天；拆模后，采用塑料薄膜或土工布包裹、覆盖后养护。
在日平均气温10℃以下进行养护时，养护时间共为25～30天，其中带模养护时间为14～21天；拆模后，喷涂养护剂养护。
本发明所述在日平均气温10℃以上保湿养护是在模板外设置喷雾装置，对模板进行喷雾。可以提高环境湿度，避免气温较高时常规采用的喷水、包裹、洒水养护不及时、不充分导致表层混凝土较快失水，为混凝土持续湿养护创造良好条件。
本发明突出的特点是：在C30-C40中低强度等级混凝土采用低用水量、低水胶比和较低的水泥用量，中等甚至大掺量地掺入粉煤灰和矿渣粉，掺入混凝土致密剂，强化混凝土早期持续湿养护，从提高混凝土密实性和体积稳定性出发，提高混凝土抗碳化能力和抗氯离子渗透能力，实现实体结构混凝土高性能化。
具体实施方式
一、实施例1：
工程目标：某闸站工程为内河淡水环境水工建筑物，周边有大型石化企业，工程设计使用年限为100年，闸墩、站墩、导流墩、翼墙等结构部位混凝土设计强度等级为C40，抗冻等级F100，抗渗等级W6。
1、混凝土原材料：
（1）水泥。
水泥为28d胶砂强度≥58.0MPa 的强度等级为52.5普通硅酸盐水泥或28d胶砂强度≥58.0MPa 的强度等级为52.5硅酸盐水泥中的一种，且水泥的比表面积为345 m2/kg，标准稠度用水量25.7%。
（2）碎石。采用2级配碎石，其中，中石子粒径为16～31.5mm，小石子粒径为5～16mm，将中、小石子按质量比7∶3混合使用。碎石中含泥量0.4 wt %，针片状颗粒含量7.5 wt%，压碎值指标9%，吸水率1%。
（3）黄砂。采用细度模数为2.6～2.8的长江中砂，含泥量0.8 wt %，云母含量0.2wt%。
（4）粉煤灰。符合GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准规定的F类Ⅰ级粉煤灰，烧失量1.6%。
（5）矿渣粉。符合GB/T 18046—2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求的S95级粒化高炉矿渣粉，比表面积为385 m2/kg。
（6）致密剂。采用比表面积为1250m2/kg的超细石灰石粉。
（7）减水剂。为聚羧酸高性能减水剂，掺量为混凝土中胶凝材料总量的1.6%时，减水率为31.7%。
（8）引气剂。掺量为混凝土中胶凝材料总量的0.04%。
（9）缓凝剂。为蔗糖，掺量为混凝土中胶凝材料总量的0.08%。
（10）拌和用水。自来水。
（11）抗裂纤维。墩墙等结构部位混凝土中掺入聚丙烯抗裂纤维。
2、混凝土配合比，见表1：
表1 混凝土施工配合比 （单位：kg/ m3）
按表1中的配合比，采用强制式拌和机拌和，先将黄砂、碎石、56kg的水拌和15秒，再将其余材料一起拌和120秒，将各原料充分拌和形成混凝土。
经检测，形成的混凝土坍落度为170mm，含气量为3.5%。可将其用于本工程中。
3、浇筑
待钢筋安装、模板安装完成后，进入混凝土浇筑阶段。
混凝土浇筑除了应符合SL 27—2014《水闸施工规范》、SL 677—2014《水工混凝土施工规范》以及设计文件的规定以外，还必须注意以下操作要点。
浇筑过程中，混凝土自由下落高度为0.8～1.0m。对于超过1.0m的，采取导管缓降措施，使导管的出料口至浇筑面间的距离控制在不超过1.0m。
控制混凝土浇筑速度≤50cm/h，坯层厚度为40～50cm，每浇筑一个坯层即采用中频振捣器振实，中低频振捣器的振频不高于6000次/min，防止入仓混凝土振捣后含气量降低。
混凝土到达闸墩、站墩或翼墙顶层钢筋的下部，静停50～60min，等待混凝土初步沉实，继续浇筑混凝土前进行二次振实。
4、抹面
结构顶面表面至少2次抹面，混凝土初凝前，进行二次抹压。
5、养护
在日平均气温10℃以下进行养护时，先带模养护，然后再拆模进行保湿养护。养护时间共为25～30天，其中带模养护时间为14天。
拆模后，可采用两种方式保湿养护：
一种是：采用塑料薄膜或土工布包裹、覆盖后养护。
另一种是：喷涂养护剂养护。
闸墩和站墩采取通水冷却措施降低水化热及其温升，通水冷却时间为15天。
6、混凝土施工质量
(1) 混凝土强度：闸墩、站墩100～120天混凝土回弹强度推定值为46.5～52.3MPa。
(2) 碳化深度：① 混凝土人工碳化深度平均值为6.2mm，满足《高性能混凝土应用指南》规定的碳化环境100年碳化深度不大于10mm的技术要求。② 闸墩、站墩等结构部位90～120d的自然碳化深度0.31~0.55mm；680~750d自然碳化深度平均值为2.83mm。
从早期混凝土自然碳化深度推算碳化至钢筋表面时间大于200年。
(3) 混凝土空气透气性系数：混凝土空气透气性系数共检测60个测区，其中，节制闸闸墩空气透气性系数的几何均值为0.085×10-16m2，泵站站墩几何均值为0.018×10-16m2，翼墙与导流墩几何均值为0.243×10-16m2。
(4) 抗氯离子渗透性能：标养试件84d氯离子扩散系数为2.852×10-12m2/s，56d电通量为594C。闸墩大板试件等效养护1800℃·d的氯离子扩散系数为3.056×10-12m2/s，电通量为654C。
(5) 抗冻与抗渗性能：混凝土抗冻等级达到F200，抗渗等级达到W12。
7、实施效果
(1) 闸墩、站墩等部位混凝土抗碳化能力、抗氯离子渗透能力满足100年的技术要求。
(2) 混凝土氯离子扩散系数、电通量以及结构实体混凝土表面透气性系数等测试数据表明混凝土有良好的密实性能。
8、高性能混凝土质量评价
对混凝土采用中华人民共和国行业标准JGJ/T 385—2015《高性能混凝土评价标准》进行高性能评价，评价结果如下：
8.1设计评价
8.1.1控制项
8.1.1.1 设计内容
1）混凝土设计强度等级为C40，符合设计规范的规定；
2） 对混凝土强度等级、最大水胶比、最大用水量以及混凝土抗碳化、抗渗、抗冻、抗氯离子侵蚀、抗裂性能等提出具体要求；
3）混凝土设计使用年限为100年。
8.1.1.2 评价
设计控制项评价通过。
8.1.2评分项
评分项应得分为60分，实际得分为55分，得分率为91.7%。
8.2生产评价
8.2.1原材料
8.2.1.1 控制项评价内容
1）原材料符合国家现行材料标准以及SL 27—2014《水闸施工规范》、SL 677—2014《水工混凝土施工规范》的规定；
2）原材料符合DB 32/T 2333—2013《水利工程混凝土耐久性技术规范》和DB 32/T3261—2017《水利工程预拌混凝土应用技术规范》的规定；
3）原材料符合工程验收要求，并且通过混凝土生产企业的验收；
4）水泥为52.5硅酸盐水泥；
5）所有原材料对人体和环境无毒无害。
混凝土原材料控制项评价通过。
8.2.1.2评分项
评分项应得分为76分，实际得分为72分，得分率为94.7%。
8.2.2配合比
8.2.1.1 控制项评价内容
1）配合比设计符合SL 352—2006《水工混凝土试验规程》、DB 32/T 3261—2017《水利工程预拌混凝土应用技术规范》、DB 32/T 2333—2013《水利工程混凝土耐久性技术规范》的规定；
2）混凝土掺入聚丙烯抗裂纤维。配合比按强度、抗裂性能和耐久性能进行设计，满足所要求的力学性能、拌和物性能、长期性能和耐久性能。
混凝土配合比控制项评价通过。
8.2.2.2评分项
评分项应得分为41分，实际得分为41分，得分率为100%。
8.2.3混凝土制备
8.2.3.1 控制项评价内容
1）混凝土搅拌站（楼）符合GB/T 10171—2016《建筑施工机械与设备 混凝土搅拌站（楼）》的规定；
2）生产设备及绿色生产满足JGJ/T 328—2014《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》关于一星级的要求；
3）预拌混凝土符合GB/T 14902—2012《预拌混凝土》的规定；
4）未向搅拌运输车搅拌罐内的混凝土中加水。
混凝土制备控制项评价通过。
8.2.3.2评分项
评分项应得分为50分，实际得分为46分，得分率为92%。
8.2.4混凝土性能
8.2.5.1 控制项评价内容
1）混凝土力学性能和耐久性能符合设计要求；
2）混凝土符合GB/T 50733—2011《预防混凝土碱骨料反应技术规范》的规定；
3）混凝土拌合物性能满足生产和施工的要求；
4） 拌合物中水溶性氯离子最大含量、最大碱含量以及三氧化硫含量满足DB/T 2333—2013《水利工程混凝土耐久性技术规范》的规定。
混凝土性能控制项评价通过。
8.2.5.2评分项
评分项应得分为60分，实际得分为57分，得分率为95%。
8.3工程评价
8.3.1混凝土施工
8.3.1.1 控制项评价内容
1）施工符合SL 677—2014《水工混凝土施工规范》、SL 27—2014《水闸施工规范》等规定，满足国家和地方关于绿色施工的要求；
2）制定了《闸站工程混凝土实现高性能化施工方案》，各单元工程有质量评定验收的施工记录；
3）混凝土运输和浇筑过程中未向混凝土中加水。
混凝土施工控制项评价通过。
8.3.1.2评分项
评分项应得分为46分，实际得分为41分，得分率为89.1%。
8.3.2混凝土性能
8.3.2.1 控制项评价内容
1）混凝土力学性能和耐久性能应符合设计要求；
2）混凝土符合GB/T 50733—2011《预防混凝土碱骨料反应技术规范》的规定；
3）混凝土拌合物性能满足生产和施工的要求；
4）拌合物中水溶性氯离子最大含量、最大碱含量以及三氧化硫含量满足DB/T 2333—2013《水工混凝土耐久性技术规范》的规定。
混凝土性能控制项评价通过。
8.3.2.2评分项
评分项应得分为100分，实际得分为97分，得分率为97%。
8.4单方面评价与总体评价
8.4.1单方面评价
1）控制项全部满足要求。
2）评分项得分，结果汇总于表2。5个单方面的评价结果均为合格。
表2 混凝土评分项得分汇总表
8.4.2高性能混凝土评价
1）闸站工程混凝土评价得分见表3。
表3 混凝土评价总得分
2）闸站工程达到高性能混凝土评价要求，判断该工程闸墩、站墩、翼墙等结构部位混凝土实现高性能化。
二、实施例2：
工程目标：某闸站工程位于内河淡水区域，由节制闸、泵站组成，工程设计使用年限为50年，混凝土设计强度等级为C30，抗冻等级为F50，抗渗等级为W6。另外，水上结构混凝土服役阶段主要受碳化和冻融侵蚀作用，泵站和节制闸的底板、墩墙等结构部位有抗裂要求。
1、混凝土原材料：
（1）水泥。
水泥为28d胶砂强度≥48.0MPa 的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥、28d胶砂强度≥48.0MPa 的强度等级为42.5硅酸盐水泥，且比表面积为330～345m2/kg，标准稠度用水量为26%～27%。水泥物理力学性能符合GB 175—2007《通用硅酸盐水泥》的要求。
（2）碎石。采用2级配碎石，其中，中石子粒径为16～31.5mm，小石子粒径为5～16mm，将中、小石子按质量比3∶1混合使用，配成粒径为5～31.5mm的连续粒径颗粒级配，松堆空隙率42%。碎石中含泥量0.5 wt %，针片状颗粒含量8 wt %，压碎值指标10%，吸水率0.85%。
（3）黄砂。长江中砂，含泥量小于1.6 wt %，云母含量≤0.4 wt %，细度模数为2.6~2.8，颗粒级配在Ⅱ级配区。
（4）粉煤灰。符合GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准要求的F类Ⅱ级灰技术要求，粉煤灰的烧失量1.5%。
（5）矿渣粉。符合GB/T 18046—2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求的S95级粒化高炉矿渣粉，比表面积为390 m2/kg。
（6）外加剂。由聚羧酸高性能减水剂、引气剂和缓凝剂复合组成缓凝引气型减水剂。减水剂的减水率为27.5%。
（7）拌和用水。自来水。
（8）纤维。闸墩、站墩和翼墙混凝土中掺入聚丙烯抗裂纤维。
2、混凝土配比：
混凝土配合比见表4。
表4 混凝土施工配合比 （单位：kg/ m3）
按表4中的配比将各料充分拌和，形成编号1混凝土，经检测混凝土的坍落度为160mm，含气量为2.5%，可用于泵站、节制闸的底板等水下结构部位的浇筑。
按表4中的配比将各料充分拌和，形成编号2混凝土，混凝土的坍落度为170 mm，含气量为4%，可用于泵站、节制闸的闸墩、站墩和翼墙的浇筑。
3、通水冷却
底板、闸墩和站墩，均采取通水冷却措施降低水化热及其温升。
4、浇筑
待钢筋安装、模板安装完成检查合格后进入混凝土浇筑阶段。
注意点如下：
浇筑过程中，混凝土自由下落高度控制不大于1.0m。超过1.0m的，浇筑仓内安装导管作为缓降措施，导管的出料口至浇筑面间的距离控制在不大于1.0m。
控制混凝土浇筑速度50～60cm/h，坯层厚度为40～50cm，每浇筑一个坯层即采用中频振捣器振实，中低频振捣器的振频5500次/min，防止混凝土含气量损失。
混凝土到达底板的水平止水铜片下部、顶层钢筋的下部，站墩、闸墩在混凝土到达顶层钢筋的下部，静停50～70min，等待混凝土初步沉实，在继续浇筑混凝土前进行二次振实。
5、抹面
结构顶面表面进行2次抹面，混凝土初凝前，进行二次抹压。
6、养护
在日平均气温10℃以上进行养护。
先带模养护，然后再拆模进行保湿养护。
养护时间共为21～24天，其中带模养护时间为13～15天，带模养护期间松开模板补充养护水。在模板拆除前、后分别朝结构混凝土表面方向进行喷雾直至保湿养护结束。
为提高混凝土保湿养护效果，底板采取覆盖塑料薄膜和土工布养护；闸墩、站墩和翼墙采取现场喷雾养护措施，在模板外设置喷雾装置，对模板进行喷雾。在施工现场距模板1.5～2m梅花型设置喷雾装置，水平间距1.5～2m，竖向间距2～2.5m，提高墩墙周围环境湿度。
7、实施效果
泵站和节制闸主体结构混凝土设计强度等级为C30，底板采用表4中的编号1号配合比，闸墩、站墩、翼墙墙身采用表4中的编号2号配合比。
经检测，混凝土回弹强度推定值，35～50d为36.4～47.6MPa，105～120d为37.5～48.7MPa。混凝土28d人工碳化深度7.2～9.4mm；56d电通量为753C，84d氯离子扩散系数为4.264×10-12m2/s，测试结果表明混凝土有良好的密实性能。混凝土抗冻性能达到F200，抗渗性能达到W12。
泵站进水流道和出水流道的站墩混凝土表面透气性系数几何均值为0.065×10- 16m2，节制闸闸墩几何均值为0.091×10-16m2，表面透气性测试表明混凝土有较好的密实性能。
闸墩和站墩实体结构混凝土90~120d自然碳化深度0.25~0.61mm，平均值为0.42mm，推算闸墩、站墩混凝土碳化至钢筋表面时间远大于50年。
8、高性能混凝土质量评价
对混凝土采用中华人民共和国行业标准《高性能混凝土评价标准（JGJ/T 385—2015）》进行高性能评价，评价结果如下：
8.1 单方面评价
1）控制项全部满足要求。
2）评分项得分，结果汇总于表5。5个单方面的评价结果均为合格。
表5 高性能混凝土评分项得分汇总表
8.2 高性能混凝土评价
1）混凝土评价得分，见表6。
表6 高性能混凝土评价总得分
2）评价工程混凝土达到高性能混凝土技术要求。

Claims (10)

1.强度等级为C30～C40的水工实体结构高性能混凝土，主要由水泥、粉煤灰、矿渣粉、黄砂、碎石、水、高性能减水剂和缓凝剂拌和组成；其特征在于所述水泥、粉煤灰和矿渣粉的合计量占混凝土总量的350～420kg/m3；所述粉煤灰和矿渣粉的合计量占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的40%～60%；所述粉煤灰和矿渣粉的质量比例为0.8～1.5∶1；所述水占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的35%～42%；所述高性能减水剂占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的0.8%～1.5%，所述高性能减水剂的减水率为27%～32%；所述缓凝剂占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的0.03%～0.12%；所述黄砂占黄砂和碎石合计质量的36%～42%。
2.根据权利要求1所述水工高性能混凝土，其特征在于：所述水泥为28d胶砂强度≥48.0MPa 的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥、28d胶砂强度≥48.0MPa 的强度等级为42.5硅酸盐水泥、28d胶砂强度≥58.0MPa 的强度等级为52.5普通硅酸盐水泥或28d胶砂强度≥58.0MPa 的强度等级为52.5硅酸盐水泥中的一种，比表面积为300～350 m2/kg，标准稠度用水量为24%～28%；所述粉煤灰为符合GB/T 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准要求的F类Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰；所述矿渣粉为符合GB/T 18046—2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求的S95级粒化高炉矿渣粉，比表面积为350～450 m2/kg。
3.根据权利要求1所述水工高性能混凝土，其特征在于：所述黄砂的细度模数为2.5～3.0，黄砂中含泥量≤2 wt %，云母含量≤0.5 wt %；所述碎石为5～31.5mm连续级配，2级配或3级配，碎石的含泥量≤0.5 wt %，针片状颗粒含量≤8%，压碎值指标≤10%，吸水率≤1%。
4.根据权利要求1所述水工高性能混凝土，其特征在于：在所述混凝土中还包括致密剂，所述致密剂为超细石灰石粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉或超细钢渣粉，所述致密剂占水泥、粉煤灰、矿渣粉和致密剂总质量的5%～8%。
5.根据权利要求1所述水工高性能混凝土，其特征在于：在所述混凝土中还包括引气剂，所述引气剂占水泥、粉煤灰和矿渣粉合计质量的0.02%～0.06%。
6.根据权利要求1所述水工高性能混凝土，其特征在于：在所述混凝土中还包括聚丙烯纤维，所述聚丙烯纤维占混凝土总量的0.8 kg/m3～1.2kg/m3。
7.如权利要求1所述强度等级为C30～C40的水工实体结构高性能混凝土的施工方法，包括钢筋安装、模板安装、浇筑混凝土、抹面和养护；其特征在于：
浇筑混凝土时，混凝土自由下落高度≤1.0m；浇筑速度≤50cm/小时，每层厚度30～50cm，每浇筑一个坯层即采用中低频振捣器振实；
结构顶面至少2次抹面，混凝土初凝前，进行二次抹压；
养护时，先带模养护，然后再拆模进行保湿养护；养护时间共为21～30天，其中带模养护时间为12～21天。
8.根据权利要求7所述强度等级为C30～C40的水工实体结构高性能混凝土的施工方法，其特征在于：在日平均气温10℃以上进行养护时，养护时间共为21～28天，其中带模养护时间为12～15天，带模养护时，松开模板补充养护水；在模板拆除前、后分别朝结构混凝土表面方向进行喷雾直至保湿养护结束。
9.根据权利要求7所述强度等级为C30～C40的水工实体结构高性能混凝土的施工方法，其特征在于：在日平均气温10℃以下进行养护时，养护时间共为25～30天，其中带模养护时间为14～21天；拆模后，采用塑料薄膜或土工布包裹、覆盖后养护。
10.根据权利要求7所述强度等级为C30～C40的水工实体结构高性能混凝土的施工方法，其特征在于：在日平均气温10℃以下进行养护时，养护时间共为25～30天，其中带模养护时间为14～21天；拆模后，喷涂养护剂养护。
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