三峡工程二阶段混凝土外加剂技术性能及应用

　　三峡工程二阶段混凝土所用外加剂，其优异的性能及原材料间良好的适应性，不仅大幅度提高了混凝土的技术性能，而且使二阶段混凝土原材料减少直接费用2亿元以上三峡大坝系混凝土重力坝，混凝土质量的优劣直接影响工程质量。为此，三峡总公司对外加剂进行了深入细致的试验研究及论证，从1995年底开始，进行了几个阶段的外加剂优选试验工作。为慎重起见，己筛选出的几种主要外加剂，在中国水利水电科学研究院、长江科学院和三峡总公司试验中心进行平行试验*后，中国建材科学院对三峡总公司所推表1推荐。使用外加剂品种外加剂名称牌号状态生产厂家备注缓凝高效减水剂粉状浙江龙游正在使用缓凝高效减水剂粉状北京冶金院正在使用缓凝高效减水剂液体（活性物30%）意大利马贝正在使用缓凝高效减水剂粉状武钢浩源推荐使用缓凝高效减水剂液体（活性物56%）上海麦斯特推荐使用泵送剂粉状南京建科院正在使用引气剂胶体河北石家庄正在使用引气剂胶体青岛科力推荐使用1三峡工程二阶段混凝土外加剂技术性能1.1三峡工程正在使用的外加剂各项技术指标满足相应标准要求目前，三峡工程正在使用的缓凝高效减水剂ZB-1AG3X404，泵送剂M-I及引气剂DH9依据GB8076-97对缓凝高效减水剂ZB-1AG3X404，引气剂DH9进行检验，其各项技术指标满足国标GB 8076-97及三峡工程标准TGPS05-1998，外加剂检验结果见表2及表3，依据DLT5100- 1999对泵送剂M-I进行检验，其各项技术指标满足DLT 5100-1999，检验结果（见表4）表2缓凝高效减水剂ZB-1AG3X404检验结果减水剂名称掺量减水率含气量泌水率比凝结时间差（mill）抗压强度比初凝终凝一等品合格品注：缓凝高效减水剂X404在混凝土实用配合比中检验的减水率为35%表3引气剂DH9检验结果引气剂名称掺量（%）减水率（%）含气量泌水率比（%）冻融循环耐久性凝结时间差（min）抗压强度比（z东融次数（相对动弹模量）初凝终凝一等品合格品表4泵送剂M-i检验结果泵送剂名称掺量减水率含气量泌水率比抗压强度比常压压力1.2缓凝高效减水剂、泵送剂与引气剂之间有着良好的适应性适应性试验采用固定胶凝材料用量（250kg/m3），其中粉煤灰等量替代水泥3（%，骨料为二级配（540mm），混凝土坍落度控制3-5cm，（泵送混凝土坍落度控制1517cm），有引气剂掺入时混凝土含气量控制（4.吐0. 5）%c.试验依据SD 105-82，试验结果见表5试验结果表明，缓凝高效减水剂ZB-1AG3X404与引气剂DH9有良好的适应性，混凝土强度较高，三种缓凝高效减水剂与引气剂（国标I级粉煤灰掺量30）联掺减水率高达2 7%~35.3%，可满足工程建设对混凝土较低用水量的设计要求；泵送剂M-I与引气剂DH9亦能在较低用水量的前提下，满足混凝土可泵性要求，因此缓凝高效减水剂泵送剂与引气剂之间有着良好的适应性表5外加剂的适应性试验结果外加剂胶材用量（kg/m3）用水量坍落度含气量减水率抗压强度（MPa）抗压强度比水泥粉煤灰基准混凝土注：试验条件葛州坝中热525硅酸盐水泥，平圩I级粉煤灰（需水量比92%），花岗岩人工砂（细度模数2 57，石粉含量13.7%），花岗岩人工碎石u 2外加剂的合理使用大幅度的提高了混凝三峡工程混凝土生产*大的不利因素是原材料土的技术经济性能受条件限制采用了花岗岩人工骨料。但由于合理选表6混凝土拌合物和易性试验结果外加剂品种水胶比级配和易性棍度抹平离析泌水ZB-1DH90.50二上好轻少ZB-1DH90.45上好轻少ZB-1ADH90.50三上好轻少ZB-1ADH90.45中较好较轻较少ZB-1ADH90.50四上好轻少ZB-1AhDH90.45上好轻少水量的同时，由于胶凝材料颗粒的均匀分布，提高混、，凝土材料的匀质性，减少了材料出现应力集中的机用优质外加剂，并复合国标I级粉煤灰等原材料，通过优化混凝土配合比设计，克服了花岗岩人工骨料的条件限制，生产出了技术性能优异的混凝土在中国水利水电科学研究院“国内外大坝混凝土配合比概况”中，相同骨料条件下，三峡工程二阶段混凝土技术性能达国内外**水平（中国水利水电科学研究院三峡工程二阶段混凝土配合比试验研究表明，三峡工程二阶段混凝土外加剂的技术性能，都能满足三峡大坝混凝土的技术指标要求这里仅以工程用量*多的ZB- 1A为代表，简要介绍三峡工程所用外加剂对混凝土的技术，经济性能影响。

　　2.1降低水泥水化热温升三峡工程所用缓凝高效减水剂，可以降低水泥初期水化热，并使其热峰值推迟，*高温升亦降低；有利于防止和减少大坝混凝土的温度裂缝；具有较好的技术经济效益。三峡工程所用缓凝高效减水剂ZB-1A的水泥水化热温升，见所示2.2提高混凝土拌合物和易性混凝土拌合物良好的和易性，能够保证在一定的施工条件下，生产出密实的和匀质的混凝土，减少或避免其内部缺陷，是提高施工速度和保证工程质量的前提缓凝高效减水剂ZB-1A对水泥颗粒有着强烈的分散作用，避免了水泥颗粒的凝絮作用，使胶凝材料匀均分布，有利于提高混凝土的均质性优质引气剂DH9大量引入的微气泡，较高的稳定性是减少混凝土坍落度损失的重要原因之一（依据GB8077-87检验，引气剂DH9的消泡时间大于1h），同时由于微气泡较大的比表面积，其介质间的吸附作用，提高了混凝土的粘聚丨性因此外加剂的共同作用结工，见表6 2.3减少混凝土单位胶材用量，降低混凝土热裂危险性三峡工程二阶段混凝土，采用花岗岩人工骨料，混凝土单位用水量偏高，较天然骨料混凝土的单位用水量高约40kg/m3左右，胶凝材料用量相应加，混凝土内部温升较高，易导致混凝土产生温度裂缝，破坏混凝土的整体性，并降低其技术性能，不利于大坝的快速施工；而且对裂缝的处理一一混凝土灌浆，还将花费大量的人力物力，其经济性较差试验证明，缓凝高效减水剂ZB-1A与引气剂DH9联掺减水率高达30%，见表5因为混凝土单位用水量的降低，相应的混凝土单位胶凝材料用量降低；因水泥水化放热而导致的混凝土温升因而下降若与国标I级粉煤灰联掺（掺量3），则三者共同作用的结果是减水率达34.4，见表7因此综合作用的结果是大幅度降低了混凝土的单位用水量，如四级配混凝土用水量可降至85kg/m3左右，大坝混凝土的温升可控制在避免发生裂缝的限值以下，降低了混凝土热裂危险性。

　　2.4提高混凝土耐久性被誉为“千年大计”的三峡工程，对混凝土的耐久性提出了很高要求外加剂的合理使用，可有效提高混凝土的耐久性以混凝土抗冻融循环耐久性为代表的耐久性试验结果见表8可以看出，二阶段混凝土配合比的设计完全满足三峡工程对耐久性要求这是由于缓凝高效减水率；引气剂大量引入均匀分布的微气泡，截断毛细孔的冰冻膨胀压力，可成倍提高混凝土的抗冻融性的同时，不仅降低冰点，而且缓冲较大孔洞结构缺陷能表7降低混凝土单位用水量试验结果序号用水量缓凝高效减水剂引气剂粉煤灰坍落度含气量减水率抗压强度（MPa）30（平圩灰）表8三峡工程二阶段混凝土抗冻性试验结果工程部位设计标号水胶比粉煤灰含气量混凝土重量损失混凝土相对动弹模抗冻标号大坝内部大坝外部大坝基础水变区2.5混凝土本身抗裂性达到并超过工程技术要求作为大体积混凝土，较高抗裂性能可避免建筑物产生裂缝，从而保证其整体性，这是保障工程质量和快速施工的重要条件。就三峡工程所用骨料而言，花岗岩骨料混凝土本身的抗裂性较差，但由于合理采用优质外加剂，并复合国标I级粉煤灰，坚持低水胶比设计生产混凝土，使混凝土抗裂性达到且超过工程技术要求极限拉伸值和弹性模量是表征混凝土抗裂性能的两个重要指标。较高的极限拉伸值和较低的混凝土弹性模量是高抗裂性混凝土的技术要求为此，三峡工程对混凝土的极限拉伸值作了明显限制，同时要求其弹性模量尽可能低。试验结果表明，三峡工程混凝土抗裂性满足设计要求，见表9表9三峡工程混凝土抗裂性试验结果工程部位水胶比设计指标极限拉伸值K抗压弹模（GPa）内部水位变化区基础6外加剂的合理使用显著提高了混凝土的经济性能三峡工程耗资巨大，降低工程费用对国家建设有积极意义为此，工程建设采用优质外加剂联掺国标I级粉煤灰，并坚持低水胶比设计的综合技术措施，优化了混凝土设计，取得明显的经济效益，降低了混凝土的生产成本若按基础与内部混凝土平均差价计算，三峡工程仅混凝土原材料就可节约经费2亿元以上3外加剂在三峡工程二阶段混凝土生产中的使用及混凝土质量情况目前在三峡厂坝工程主要使用的减水剂为浙江江苏省建筑科学研究院泵送剂M-I.三峡工程混凝土生产采用拌合楼试验室、监理试验室总公司试验室共同进行质量控制，质量控制结果表明，用于大坝生产的混凝土质量良好，各项性能指标均满足设计要求4结语三峡工程二阶段混凝土生产所用外加剂质量优良；优质外加剂的合理使用是三峡工程大幅度提高混凝土技术、经济性能的前提；三峡工程进入二阶段以来，使用外加剂生产的混凝土质量合格龙游ZB-1A，其次为北京冶建G3，引气剂为河北石