水闸复掺矿物掺和料泵送混凝土的应用

doi:10.11988/ckyyb.20230811

长江科学院院报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (12): 155-161.DOI: 10.11988/ckyyb.20230811

水闸复掺矿物掺和料泵送混凝土的应用

彭建¹(), 曹凯峰², 严建军³^,⁴(), 刘荣超²

¹ 安徽省引江济淮集团有限公司,合肥 230092
² 中交第二航务工程局有限公司,武汉 430048
³ 长江科学院材料与结构研究所,武汉 430010
⁴ 水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心,武汉 430010

收稿日期:2023-07-26 修回日期:2023-09-28 出版日期:2024-12-01 发布日期:2024-12-01
通信作者:
严建军(1970-),男,湖北黄石人,正高级工程师,硕士,主要从事水工结构与材料方面的研究。E-mail:57854941@qq.com
作者简介:
彭建(1986-),男,安徽合肥人,高级工程师,主要从事水利水电工程建设管理工作。E-mail:394850494@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(52239009); 安徽省引江济淮集团有限公司科研项目(YJJH-ZT-ZX-20190823179)

Pumped Concrete with Multiple Mineral Admixtures Used in Sluice Construction

PENG Jian¹(), CAO Kai-feng², YAN Jian-jun³^,⁴(), LIU Rong-chao²

¹ Anhui Provincial Group Limited for Yangtze-to-Huaihe Water Diversion, Hefei 230092, China
² CCCCSecond Harbor Engineering Company Ltd., Wuhan 430048, China
³ Material and Structure Department,Changjiang River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China
⁴ Research Center of Ministry of WaterResources on Water Project Safety and Disaster Prevention Engineering Technology, Wuhan 430010, China

Received:2023-07-26 Revised:2023-09-28 Published:2024-12-01 Online:2024-12-01

摘要/Abstract

摘要：

水闸工程结构复杂,采用泵送混凝土时胶凝材料用量高,易导致裂缝出现。为了解决此类裂缝问题,结合工程原材料,选用当地粉煤灰和矿渣粉,对水闸泵送混凝土展开了单掺粉煤灰、复掺粉煤灰和矿渣粉及其不同掺量的混凝土性能研究。混凝土拌和物性能、力学性能、变形性能、热学性能、耐久性等试验研究结果表明:混凝土复掺矿渣粉和粉煤灰可以产生复合效应,能够改善混凝土工作性能;复掺20%粉煤灰+20%矿渣粉的混凝土与单掺30%粉煤灰混凝土相比,28 d抗压强度基本持平,混凝土温升降低2.9 ℃,能提高混凝土抗裂性能。采用复掺掺和料混凝土有助于解决引江济淮水闸混凝土的裂缝问题。

关键词: 复掺, 粉煤灰, 矿渣粉, 水闸, 泵送混凝土

Abstract:

The intricate structure of sluice coupled with the high dosage of binder materials in pumped concrete can lead to various cracks. We examined the performance of pumped concrete mixed with fly ash, slag powder, or both in various dosages. Experimental tests include concrete mixing, mechanical properties, deformation, thermal characteristics, and durability. Findings indicate that mineral admixture combining slag powder and fly ash significantly enhances concrete mix performance. Specifically, concrete incorporating 20% fly ash and 20% slag powder exhibits nearly equivalent strength to concrete with 30% fly ash alone, while reducing the adiabatic temperature rise by 2.9 ℃ and improving crack resistance. This composite admixture could help address the cracking problem for the pumped concrete used in the sluice of the Yangtze River to Huaihe River Diversion Project.

Key words: multiple mineral admixtures, fly ash, slag power, sluice, pumped concrete

中图分类号:

TU528混凝土及混凝土制品

彭建, 曹凯峰, 严建军, 刘荣超. 水闸复掺矿物掺和料泵送混凝土的应用[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(12): 155-161.

PENG Jian, CAO Kai-feng, YAN Jian-jun, LIU Rong-chao. Pumped Concrete with Multiple Mineral Admixtures Used in Sluice Construction[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2024, 41(12): 155-161.

水泥品种	比表面积/ (m²·kg^-1)	密度/ (kg·m^-3)	标准稠度/%	安定性	凝结时间/min		抗折强度/MPa			抗压强度/MPa
水泥品种	比表面积/ (m²·kg^-1)	密度/ (kg·m^-3)	标准稠度/%	安定性	初凝	终凝	3 d	7 d	28 d	3 d	7 d		28 d
枞阳海螺	360	3 120	24.8	合格	190	255	6.8	7.5	8.4	33.1	36.8		50.9

水泥品种	比表面积/ (m²·kg^-1)	密度/ (kg·m^-3)	标准稠度/%	安定性	凝结时间/min		抗折强度/MPa			抗压强度/MPa
水泥品种	比表面积/ (m²·kg^-1)	密度/ (kg·m^-3)	标准稠度/%	安定性	初凝	终凝	3 d	7 d	28 d	3 d	7 d		28 d
枞阳海螺	360	3 120	24.8	合格	190	255	6.8	7.5	8.4	33.1	36.8		50.9

粉煤灰品种	细度/ %	比表面积/ (m²·kg^-1)	需水量比/%	密度/ (kg·m^-3)	烧失量/%	强度比/%
粉煤灰品种	细度/ %	比表面积/ (m²·kg^-1)	需水量比/%	密度/ (kg·m^-3)	烧失量/%	7 d	28 d
铜陵 Ⅱ级	23.8	345	104	2 320	5.8	72.7	83.5

粉煤灰品种	细度/ %	比表面积/ (m²·kg^-1)	需水量比/%	密度/ (kg·m^-3)	烧失量/%	强度比/%
粉煤灰品种	细度/ %	比表面积/ (m²·kg^-1)	需水量比/%	密度/ (kg·m^-3)	烧失量/%	7 d	28 d
铜陵 Ⅱ级	23.8	345	104	2 320	5.8	72.7	83.5

粉煤灰品种	含水量/%	比表面积/ (m²·kg^-1)	流动度比/%	表观密度/ (kg·m^-3)	烧失量/%	强度比/%
粉煤灰品种	含水量/%	比表面积/ (m²·kg^-1)	流动度比/%	表观密度/ (kg·m^-3)	烧失量/%	7 d	28 d
铜陵鹏泰	0.29	455	102	2 860	1.2	80.5	97.1

水闸复掺矿物掺和料泵送混凝土的应用

Pumped Concrete with Multiple Mineral Admixtures Used in Sluice Construction

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减水剂掺量/%	固体含量/%	减水率/%	含气量/%	泌水率比/%	28 d收缩率比/%	凝结时间差/min			抗压强度比/%
减水剂掺量/%	固体含量/%	减水率/%	含气量/%	泌水率比/%	28 d收缩率比/%	初凝	终凝	3 d		7 d	28 d
1.5	7.7	27.6	3.2	31	90	90	110	138		142	135

编号	水灰比	胶凝材料组成百分比/%			砂率/ %	减水剂掺量/%	每立方米混凝土材料用量/(kg·m^-3)
编号	水灰比	水泥	粉煤灰	矿渣粉	砂率/ %	减水剂掺量/%	水	水泥	粉煤灰	矿渣粉	减水剂	砂子	石子
A1	0.4	70	30	0	40	1.5	140	245	105	0	5.25	730	1167
A2	0.4	70	20	10	40	1.5	140	245	70	35	5.25	733	1172
A3	0.4	60	40	0	40	1.5	140	210	140	0	5.25	724	1 159
A4	0.4	60	20	20	40	1.5	140	210	70	70	5.25	729	1 165
A5	0.4	50	30	20	40	1.5	140	175	105	70	5.25	728	1 164

编号	材料的质量分数/%			水化热/(kJ·kg^-1)
编号	P.O42.5水泥	粉煤灰	矿渣粉	1 d	3 d	7 d
C1	70	30	0	167	192	236
C2	70	20	10	173	205	243
C3	60	40	0	154	176	227
C4	60	20	20	162	184	235
C5	50	30	20	153	181	228

编号	坍落度/ mm	含气量/%	和易性	泌水率/%	凝结时间
编号	坍落度/ mm	含气量/%	和易性	泌水率/%	初凝	终凝
A1	142	3.0	良好	0.7	9 h20 min	14 h42 min
A2	145	3.2	良好	0.8	9 h07 min	13 h53 min
A3	156	3.2	好	0.5	10 h25 min	16 h50 min
A4	180	3.3	好	0.8	9 h10 min	14 h23 min
A5	174	3.1	好	0.7	9 h42 min	15 h38 min

编号	水胶比	粉煤灰掺量/ %	矿渣粉掺量/ %	抗压强度/MPa			劈拉强度/MPa
				3 d	7 d	28 d	3 d	7 d	28 d
				A1	0.4	30	0	31.6	38.3	45.9	2.9	3.6	3.9
A2	0.4	20	10	28.9	35.2	44.3	2.4	3.3	3.7
A3	0.4	40	0	29.4	33.8	42.5	2.5	3.2	3.5
A4	0.4	20	20	30.3	37.4	45.6	2.8	3.5	3.8
A5	0.4	30	20	29.2	34.9	42.2	2.6	3.0	3.4

强度等级	抗渗等级	抗冻等级	水胶比	体积砂率/ %	配合比/(kg·m^-3)
强度等级	抗渗等级	抗冻等级	水胶比	体积砂率/ %	水	水泥	粉煤灰	矿渣粉	砂	碎石(5~31.5 mm)		减水剂
C25	W4	F100	0.4	40	140	210	70	70	724	1 145		5.25

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