三峽工程混凝土外加劑技術(shù)性能及應(yīng)用

    摘要：三峽工程從優(yōu)選原材料入手，通過大量的試驗研究及優(yōu)化混凝土配合比，最終推薦用于工程建設(shè)的外加劑為：緩凝高效減水劑ZB-1A、R561C、FDN9001、X404，泵送劑JM-Ⅱ及引氣劑DH9和PC-2。實踐證明，三峽工程采用的外加劑所生產(chǎn)的混凝土技術(shù)性能優(yōu)良，經(jīng)濟效果顯著。

    關(guān)鍵詞：三峽工程；混凝土；外加劑；質(zhì)量控制

　　
    三峽大壩系混凝土重力壩，混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響工程質(zhì)量，為此，三峽總公司對外加劑進行了深入細(xì)致的試驗研究及論證，從1995年底開始，進行了幾個階段的外加劑優(yōu)選試驗，篩選出的幾種主要外加劑在中國水利水電科學(xué)研究院、長江科學(xué)院和三峽總公司試驗中心進行平行試驗，最后，對三種減水劑，兩種引氣劑進行綜合性能和微觀結(jié)構(gòu)研究及復(fù)核試驗，確保了外加劑優(yōu)選的科學(xué)性及權(quán)威性。

　　
    經(jīng)綜合比較優(yōu)選出：ZB-1A、FDN9001及R561C三種緩凝高效減水劑及PC-2、DH9引氣劑供施工單位選用，后經(jīng)試驗驗證，陸續(xù)有JG3、X404緩凝高效減水劑及JM-Ⅱ泵送劑用于三峽工程建設(shè)中，幾種外加劑的基本情況見表1。

外加劑名稱	牌號	狀態(tài)	生產(chǎn)廠家	備注
減水劑	ZB-1A	粉狀	浙江省龍游	正在使用
減水劑	JG3	粉狀	北京冶建	正在使用
減水劑	X404	液體(活性物30%)	意大利馬貝	正在使用
減水劑	FDN9001	粉狀	湖北省武鋼浩源	推薦使用
減水劑	R561C	液體(活性物56%)	上海麥思特	推薦使用
泵送劑	JM-Ⅱ	粉狀	江蘇省建科院	正在使用
引氣劑	DH9	膠體	河北省	正在使用
引氣劑	PC-2	膠體	青島科力	推薦使用
注：減水劑為緩凝高效減水刑。

    目前，三峽工程正在使用的緩凝高效減水劑：ZB-1A、JC3、X404，泵送劑：JM-Ⅱ及引氣劑：DH9。

　　
    依據(jù)GB8076-97對緩凝高效減水劑ZB-1A、JC3、X404，引氣劑DH9進行檢驗，其各項技術(shù)指標(biāo)滿足GB8076-97及三峽工程標(biāo)準(zhǔn)TGPS05-1998要求，且均為一等品，檢驗結(jié)果見表2，表3，依據(jù)DLT5100-1999對泵送劑JM-Ⅱ進行檢驗，其各項技術(shù)指標(biāo)滿足DLT5100-1999要求，檢驗結(jié)果見表4：

    適應(yīng)性試驗采用固定膠凝材料用量(250kg/m³)，其中粉

					凝結(jié)時間差(min)		抗壓強度比(%)
減水劑名稱	摻量	減水劑	含氣量	泌水率比
	(%)	(%)	(%)	(%)	初凝	終凝	3d	7d	28d
ZB-1A	0.7	23	1.7	76	+450	-	183	204	164
JG3	0.7	22	1.5	73	+420	-	171	185	158
X404	1.0	20	0.7	88	+380	-	179	171	127
	一等品	≥12	≤3.0	≤100	≥+90	-	≥125	125	≥120
	合格品	≥10	≤4.0	≤100			≥120	≥115	≥110
注：緩凝高效減水劑X404在混凝土實用配合比中檢驗的減水率為35%

					凍融耐久性	凝結(jié)時間差(min)		抗壓強度比(%)
引氣劑	摻量	減水劑	含氣量	泌水率比
名稱	(%)	(%)	(%)	(%)	凍融次數(shù) (動彈模量%)	初凝	終凝	7d	28d
DH9	1.0	9.6	5.0	53	≥300(94.36%)	-5	-15	98	96
GB80	一等品	≥6	>3.0	≤70	200(≥80)	-90～	-90～	≥95	≥90
76-97	合格品	≥6	>3.0	≤80	200(≥80)	+120	+120	≥80	≥80

				泌水率比(%)		抗壓強度比(%)
泵送劑	摻量	減水劑	含氣量
名稱	(%)	(%)	(%)	常壓	壓力	3d	7d	28d
JM-Ⅱ	0.8	12	0.8	60.9	73.3	107	120	118
DLT5100	-	-	≥4.5	≤100	≤95	≥85	≥85	≥85
-1999

    煤灰等量替代水泥30%，骨料為二級配(5～40mm)，混凝土坍落度控制3～5cm，(泵送混凝土坍落度控制：15～17cm)，有引氣劑摻入時混凝土含氣量控制在4.0±0.5%。試驗依據(jù)SD105-82，試驗結(jié)果見表5。

　　
    試驗結(jié)果表明，緩凝高效減水劑ZB-1A、JG3、X404與引氣劑DH9有良好的適應(yīng)性，混凝土強度較高，三種緩凝高效減水劑與引氣劑(國標(biāo)Ⅰ級粉煤灰摻量30%)聯(lián)摻減水率高達28.7%～35.3%，可滿足工程建設(shè)對混凝土較低用水量的設(shè)計要求；泵送劑JM-Ⅱ與引氣劑DH9亦能在較低用水量的前提下，滿足混凝土可泵性要求，因此緩凝高效減水劑、泵送劑與引氣劑之間有著良好的適應(yīng)性。

					抗壓強度(MPa)/抗壓強度比(%)
外加劑	用水量	坍落度	含氣量	減水率
	(kg/m3)	(cm)	(%)	(%)	7d	28d
基準(zhǔn)混凝土	150	4.6	0.7	-	16.7/100	29.6/100
DH9(1.9/萬)	141	5.4	3.7	9.4	12.0/72	20.3/69
ZB-1A(0.7%)	116	3.7	1.4	22.7	23.0/138	36.8/124
JG3(0.7%)	118	4.4	1.2	21.3	21.6/129	35.7/121
X404(1.0%)	108	5.2	1.0	28.0	28.6/171	43.9/148
JM-Ⅱ(0.8%)	136	16.2	0.9	-	19.4/116	33.7/114
ZB-1A(0.7%)+DH9	105	4.1	3.7	30.0	21.4/128	36.5/123
JG3(0.7%)+DH9	107	4.4	4.6	28.7	20.7/124	35.5/120
X404(1.0%)+DH9	97	4.3	3.9	35.3	27.7/166	44.8/151
JM-Ⅱ(0.8%)+DH9	122	15.8	4.3	-	18.7/112	33.0/111
注：試驗原材料：葛州壩中熱525#硅酸鹽水泥(用量175kg/m3)；平圩Ⅰ級粉煤(用量75kg/m3)，其需水量比92%；花崗巖人工砂(細(xì)度模數(shù)2.57，石粉含量13.7%)，花崗巖人工碎石。

　　
    三峽工程混凝土的原材料最大不利因素是受條件限制而采用了花崗巖人工骨料，但由于合理選用優(yōu)質(zhì)外加劑，并復(fù)合國標(biāo)Ⅰ級粉煤灰等原材料，通過優(yōu)化混凝土配合比設(shè)汁，克服了花崗巖人工骨料的條件限制，生產(chǎn)出技術(shù)性能優(yōu)異的混凝土，在中國水利水電科學(xué)研究院“國內(nèi)外大壩混凝土配合比概況”中，相同骨料條件下，三峽工程二階段混凝土技術(shù)性能達國內(nèi)外領(lǐng)先水平。

　　
    研究表明，三峽工程二階段混凝土外加劑的技術(shù)性能都能滿足三峽大壩混凝土的技術(shù)指標(biāo)要求。這里僅以工程用量最多的ZB-1A為代表，簡要介紹三峽工程所用外加劑對混凝土技術(shù)經(jīng)濟性能的影響。

    三峽工程所用緩凝高效減水劑，可以降低水泥初期水化熱，并使其熱峰值推遲，最高溫升亦降低，有利于防止和減少大壩混凝土的溫度裂縫，可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效益，三峽工程所用ZB-1A的水泥水化熱溫升，見圖1所示。

    緩凝高效減水劑ZB-1A對水泥顆粒有著強烈的分散作用，很大程度上避免了水泥顆粒的凝絮作用，使膠凝材料均勻分布，有利于提高混凝土的勻質(zhì)性，優(yōu)質(zhì)引氣劑DH9大量引入的微氣泡，較高的穩(wěn)定性是減少混凝土坍落度損失的重要原因之一(依據(jù)GB8077-87檢驗，引氣劑DH9的消泡時間大于1h)，同時由于微氣泡較大的比表面積，其介質(zhì)間的吸附作用提高了混凝土的粘聚性。因此外加劑的共同作用明顯的提高混凝土拌和物和易性。