掺HF-I早强型絮凝剂的水下不分散混凝土应用研究

唐军务，张琦彬，刘玉振

（1.解放军后勤工程学院，重庆401311；2.海军工程大学勤务学院，天津300450；3.海军北海舰队后勤部，山东青岛664050）

掺HF-I早强型絮凝剂的水下不分散混凝土应用研究

唐军务1，张琦彬2，刘玉振3

（1.解放军后勤工程学院，重庆401311；2.海军工程大学勤务学院，天津300450；3.海军北海舰队后勤部，山东青岛664050）

在HF-I早强型絮凝剂性能试验研究的基础上，进行不同品牌普通水泥的适应性研究，并结合实际工程进行早强型絮凝剂和普通水泥配制早强水下不分散混凝土的应用试验。结果表明掺加早强型絮凝剂后可有效解决混凝土水下分散问题，显著增加早期强度，提高施工效率。

早强型絮凝剂；水下不分散混凝土；试验

0 引言

目前用于早强水下不分散混凝土的水泥多采用硫铝等快凝快硬水泥，由于该类水泥生产厂家较少，分布不均。在实际抢修抢建工程中，作为胶凝材料的快凝快硬水泥单方用量较大（一般在500 kg/m3以上），几百m3的抢修抢建工程需求量就得上百t，应用受到采购、运输等限制，又由于该类材料储存期短，长期预置存储也不现实，所以希望通过采用当地可大量采购的普通水泥作为基础胶凝材料，解决采购、运输和存储等难题。但是，当采用普通硅酸盐水泥配制水下不分散混凝土时，凝结时间较长，完全不能满足抢修抢建工程的需求。

基于此，研究开发了适应于普通水泥的HF-Ⅰ早强型絮凝剂，使之能够调整凝结时间，提高早期强度，达到抢修抢建要求。海军旅顺东港码头大修工程及古镇口港东防波堤沉箱基础修复均采用此材料生产早强水下不分散混凝土，取得了良好效果。

1 试验用材料

1.1 水泥

室内试验和现场应用水泥品种为大连小野田、冀东盾石、大连水泥厂海鸥和山东山水P·O42.5级水泥，性能指标均符合水泥技术标准要求。

1.2 絮凝剂

试验采用了HF-Ⅰ早强型水下不分散混凝土

絮凝剂，该絮凝剂是由矿物调凝剂、聚糖类高分子和聚羧酸高分子为主剂，同时掺加分散剂、增强剂和气泡稳定剂等功能性助剂混合而成的粉体材料，建议内掺，基准掺量为水泥重量的10%。

1.3 骨料

室内试验及现场用的砂石技术指标见表1和表2，古镇口现场应用石子为5～31.5 mm连续级配，砂为中砂，目测质量较好，具体指标未测。

表1 砂石颗粒级配Table1 The grain composition ofgravel

表2 砂石物理性能指标Table2 Physicalperformance of gravel

1.4 水

室内试验和现场应用均为当地自来水。

2 室内试验研究

2.1 早强型絮凝剂性能测试

针对研究单位提供的早强型絮凝剂性能技术指标要求，参照其使用说明，依据DL/T 5117—2000《水下不分散混凝土试验规程》测试方法[1]，对早强型絮凝剂进行了性能测试，絮凝剂掺量为内掺10%，混凝土配比和实测值见表3和表4。从测试结果看，该早强型絮凝剂的抗水分散性能力较强，悬浊物含量和pH值结果远小于标准要求，早强特性明显，普通絮凝剂配制水下混凝土1 d强度较低，而采用早强型絮凝剂后1 d强度达14 MPa以上，同时水陆抗压强度比也较高，这对保证水下混凝土质量极有利。

表3 混凝土配比Table3 Concrete mix

表4 HF-Ⅰ早强型絮凝剂技术指标Table4 Technicalindicator of HF-I early strength flocculant

2.2 不同品牌水泥适应性研究

为明确HF-Ⅰ早强型絮凝剂与不同品牌水泥的适应性，试验选用了不同厂家生产的水泥，主要有：大连小野田、冀东盾石和山东山水产的P·O42.5水泥。通过测定对比凝结时间和强度的变化，以研究早强型絮凝剂对不同品牌水泥的适应性。

试验结果如表5所示。

表5 不同品牌水泥掺加HF-I早强型絮凝剂的性能Table5 The performances ofdifferentbrands of cementmixed with HF-I early strength flocculant

从表5可以看出，HF-Ⅰ早强型絮凝剂与不同牌号的普通水泥均有较好的适应性，1 h坍扩度损失在50 mm左右，均能够保持在400 mm以上，有足够长的初凝时间满足施工要求，终凝时间较短，最长不足10 h，在相同的HF-Ⅰ早强型絮凝剂掺量下，其强度和凝结时间有一定差别，原因在于不同水泥其熟料含量和矿物成分有差异。各配比1 d水下强度最低在15.3 MPa，早强效果明显，1 d水陆抗压强度比值均能达到75%以上，随着龄期增长，水陆强度比值进一步增加，3 d和28 d达到85%左右。由此可见，不同品牌普通水泥掺加HF-Ⅰ早强型絮凝剂拌制水下不分散混凝土均能够显著缩短凝结时间，提高早期强度[2-4]。

3 现场应用研究

3.1 工程概况

旅顺东港码头为重力式码头，历时已上百年，具有一定历史价值，维修设计采用码头前沿面前移方案，水下钻孔灌注桩，桩顶套埋钢筋混凝土槽，在槽中架设预制花岗岩镶面大板，用锚杆与后方锚拉固定，在大板与原码头间灌注混凝土，水下部分原设计采用掺加普通絮凝剂的C30水下不分散混凝土，为加快施工进度，采用HF-Ⅰ早强型絮凝剂替代普通絮凝剂进行水下浇筑试验，共计200余m3混凝土，混凝土采用搅拌楼搅拌，商品混凝土运输车运输，泵送施工。

古镇口港东防波堤建于70年代末，为重力式沉箱结构，内侧兼作码头靠泊使用，由于年久老化及使用不当，兼作码头的一沉箱临港侧前壁出现弧状外凸现象，与隔舱墙的上部连接已断开，同时前壁上存在不同宽度的竖向裂缝，已不能满足使用要求。维修设计采用拆除原有胸墙和沉箱，清除仓格内回填料，水下浇筑C20不分散混凝土作基础整平，安放中间开孔的预制方块，孔间插贯通的钢筋笼，浇筑混凝土形成整体，最后浇胸墙和面层。由于在11月初施工，温度较低，为加快施工速度，水下基础浇筑采用HF-Ⅰ早强型絮凝剂配制水下不分散混凝土，滚筒式搅拌机搅拌，开口容器水下浇筑，潜水员水下整平，共计浇筑70余m3。

3.2 施工配比和拌和制度

3.2.1 施工配比

现场应用的配合比见表6。

表6 现场水下不分散混凝土配合比Table6 Mix proportion ofthe site NDC

3.2.2 拌和制度

课题组在经现场搅拌试验后为混凝土生产单位提供了如图1所示的拌合制度，混凝土搅拌站经试验后完全可行，古镇口施工现场由于采用滚筒式搅拌机搅拌，适当延长搅拌时间，总时间在180 s以上，保证搅拌均匀。

图1 早强型水下不分散混凝土拌合制度Fig.1 Mixing system of early strength NDC

3.3 试验结果

旅顺东港现场将HF-Ⅰ早强型絮凝剂运到搅拌站堆放近6个月后才使用，水下不分散混凝土在搅拌站生产后，由商品混凝土运输车运送至工地，运输时间大约40 min，由混凝土泵车泵送施工。从现场施工过程看，混凝土浇筑过程顺利。早强型水下不分散混凝土设计要求坍落度大于200 mm，扩展度大于450 mm，经现场测试，搅拌机出口的坍落度达230 mm，扩展度达520 mm，经40 min运输，现场入泵车前的坍落度为203 mm，扩展度达480 mm，无泌水、离析现象，现场取混凝土样品放入水中观测其抗分散性，无浑浊现象，说明抗分散性效果良好。现场强度试验采用150 mm边长立方体试件，水中成型，混凝土试件的养护采取同条件养护。经过检测水下不分散混凝土抗压强度1 d达到15.8 MPa，3 d达到29.0 MPa，28 d达到40.6 MPa。混凝土强度符合设计要求。通过抗压强度数据可以看出，早强型水下不分散混凝土具有较高的早期强度，其3 d强度基本达到设计强度，28 d强度已经达到设计强度的135%。

古镇口港早强型水下不分散混凝土采用滚筒式搅拌机现场搅拌，倒入开口吊斗后由吊机吊入水下进行浇筑，现场将吊斗装满混凝土后沉入水下12 m处静置2 min再提出水面，发现水泥浆包裹骨料良好，吊斗内蓄水清澈，无流浆现象，说明抗分散性良好。潜水员1 d后下水探摸表面无浮浆，混凝土已完全硬化有强度，陆上测试3 d留样强度已达23 MPa，完全满足设计要求。

4 结语

1）HF-Ⅰ早强型絮凝剂抗分散性能突出，水陆强度比高，与不同品牌普通水泥均有较好的适应性，拌和物的物理力学性能差别不大。

2）掺加HF-Ⅰ早强型絮凝剂后可显著提高早期强度，1 d水下强度达到10 MPa以上，可进行水下连续施工，提高施工效率。

3）HF-Ⅰ早强型絮凝剂能满足不同搅拌和施工方式，并可长距离运输和泵送，适用不同工程需求。

4）HF-Ⅰ早强型絮凝剂具有较长的存贮期，可达0.5 a以上。

[1]DL/T 5117—2000，水下不分散混凝土试验规程[S]. DL/T 5117—2000,Test code on non-dispersible underwater concrete[S].

[2]林鲜，陈凌华，周伟，等.UWBⅡ型水下不分散混凝土絮凝剂的性能研究[J].混凝土，2006（4）：52-53. LINXian,CHENLing-hua,ZHOUWei,etal.Properties of UWBⅡanti-washoutadmixtures of under water concrete[J].Concrete, 2006(4):52-53.

[3]孙振平，蒋正武，吴慧华.水下抗分散混凝土性能的研究[J].建筑材料学报，2006，9（3）：279-284. SUN Zhen-ping,JIANG Zheng-wu,WU Hui-hua.Study on the properties of underwater anti-washout concrete[J].Journal of Building Materials,2006,9(3):279-284.

[4]曹明峰，王洪刚，刘新波.人工砂配制水下不分散混凝土的研究及工程应用[J].商品混凝土，2014（8）：65-67. CAO Ming-feng,WANG Hong-gang,LIU Xin-bo.Research and engineering application on the concrete ofunderwater non-dispersion with artificialsand[J].Ready-mixed concrete,2014(8):65-67.

Application study on NDC mixed with HF-I early strength flocculant

TANG Jun-wu1,ZHANG Qi-bin2,LIU Yu-zhen3
（1.Logistic Engineering University ofPLA,Chongqing 401311,China；2.Logistics College of Naval Engineering University, Tianjin 300450,China；3.Navy′s North Sea FleetLogistics Department,Qingdao,Shandong 664050,China）

Based on the experimentalstudy on the performance of HF-Iearly strength flocculant,we carried adaptive study on different brands of ordinary cement,performed application study on early strength NDC mixed with early strength flocculant and ordinary cement.The results show that ordinary cement mixed with HF-I early strength flocculant can effectively release underwater concrete dispersion,improve early strength and construction efficiency.

early strength flocculant;NDC;experiment

U654

A

2095-7874（2015）12-0046-04

10.7640/zggwjs201512011

2015-08-31

唐军务（1971—），男，江苏句容人，博士，教授，硕导，主要研究方向为港口混凝土结构耐久性与维护。E-mail：13502011354@163.com