防裂抗蚀增塑(减水)剂在机制砂海工混凝土中的应用

中国港湾建设Application of anti-crack corrosion-resistant plasticizer (water reducingagent)in the marine concrete made of manufactured sandYE Jun 1,ZHANG Bing-wen 1,JIN Wen-hui 1,LI Li-jun 2（1.China State Construction Harbour Construction Co.,Ltd.,Shanghai 200433,China;2.Sichuan Tieke New Building Materials Co.,Ltd.,Chengdu,Sichuan 610404,China ）Abstract ：In the Djibouti Doraleh multipurpose port project,we conducted a series of experimental comparison study on such problems as poor quality of flooring,easy separation,bleeding,great difficulty in pumping,etc.of the concrete made of manufactured sand in the severe environment,e.g.ultra-high chloride ion concentration,ultra-high temperature,alternation ofwetting and drying,erosion of sea breeze and seawater,etc.,and researched and analyzed the action mechanism of admixture component,and adjusted the formula starting from admixture components.New anti-crack corrosion-resistant plasticizer (water reducing agent)proposed in the study can ensure the working performance,mechanical property and durability of the concrete meet the engineering design and construction requirements,and ensure the successful application in the engineering projects.Key words ：mechanism sand;marine concrete;durability;anti-crack corrosion-resistant;plasticizer (water reducing agent)摘要：在吉布提多哈雷多功能港口工程中，针对工程在超高氯离子浓度、超高温酷热、干湿交替、海风海水冲刷等严酷环境中，地材质量差，使用机制砂配制的混凝土容易离析、泌水、泵送难度大等问题，开展了一系列对比试验研究。

从外加剂组分着手，研究分析各组分作用机理，调试配方。

研究提出的新型防裂抗蚀增塑（减水）剂使混凝土的工作性能、力学性能和耐久性满足了工程设计及施工要求，并在工程项目得到了成功应用。

关键词：机制砂；海工混凝土；耐久性；防裂抗蚀；增塑（减水）剂中图分类号：U654.18；U657.3文献标志码：A文章编号：2095-7874（2018）08-0040-04doi ：10.7640/zggwjs201808009防裂抗蚀增塑（减水）剂在机制砂海工混凝土中的应用叶军1，张兵文1，金文会1，李立君2（1.中建港务建设有限公司，上海200433；2.四川铁科新型建材有限公司，四川成都610404）第38卷第8期2018年8月Vol.38No.8Aug.2018收稿日期：2018-03-07修回日期：2018-05-28作者简介：叶军（1978—），男，湖北红安人，高级工程师，从事港口建设施工管理相关工作。

E-mail ：447465970@0引言混凝土从普通混凝土、特种混凝土、高强混凝土到目前倡导的高性能混凝土、绿色高性能混凝土经历了漫长而快速的发展，在整个发展变化过程中，外加剂的应用起着重要的推动作用[1-3]。

在当今的混凝土工程中已成为不可缺少的第五组分（胶凝材料、砂、石、水、外加剂），外加剂的掺入可满足滑模、泵送、喷射、自密实、大流动等新型施工工艺的技术要求[4-5]；可获得良好的混凝土的流动性、可塑性、密实性、抗渗性、抗冻性、抗蚀性、抗冲磨性、抗碳化性、抗碱骨料反应性、抗裂减缩性，以及快硬、缓凝、高强、早强等方面的优越性能；可节约水泥，降低能耗、缩短施工周期和提高施工质量、改善劳动条件，提高生产工艺，加快模板周转和场地利用率，技术、经济和社会效益极其显著[6]。

吉布提多哈雷港口工程处于亚丁湾地区航2018年第8期运要道曼德海峡附近，成为红海进出印度洋的主要水道。

由于该地区上游四季缺水，不少国家通过淡化海水获取生活用水，海水淡化过程中产生的富含氯离子的废水回排曼德海峡，造成吉布提多哈雷港口工程周围海水中盐度高达150000mg/kg，居世界之最，远高于常规海水中35000mg/kg，其含量是常规海水中的4.3倍，根据现行行业标准JTS153-2—2012《水运工程结构耐久性设计标准》的划分规定，属于海水环境中非常严重的环境作用等级；加之该地区常年平均气温在40益以上，日照强烈，酷热环境中氯离子扩散系数增大，钢筋锈蚀加剧，混凝土结构耐久性成为该工程中需要重点关注的问题[4]。

对于处于氯盐环境中的混凝土构筑物，如海洋环境、地下盐渍土环境等，氯离子侵蚀是沿海混凝土建筑物腐蚀破坏的最重要的原因之一[5]。

由于混凝土材料的多孔性特点，随着混凝土结构建筑物投入使用，来自外部海水、盐雾、盐渍土中的氯离子就会进入混凝土内部，破坏混凝土中钢筋表面的钝化膜，进而导致钢筋锈蚀，混凝土保护层膨胀剥落破坏。

同时，镁盐在海水中含量较大，渗入混凝土中也会发生化学反应，削弱骨料界面黏结力，降低混凝土强度，影响混凝土力学性能和耐久性能。

本研究针对以上情况，在超高氯离子含量、常年超高温酷热、干湿交替等环境下，对防裂抗蚀增塑（减水）剂改良机制砂海工混凝土的工作性、力学性和耐久性展开研究。

结合海工混凝土使用机制砂过程中存在的难点，结合工程现场施工技术要求[6]，从防裂抗蚀增塑（减水）剂的组份着手研究，调试配方，提出可提升混凝土工作性和耐久性的防裂抗蚀增塑（减水）剂的配方[7]。

对掺入防裂抗蚀增塑（减水）剂的混凝土进行性能测试与评价，再次优化防裂抗蚀增塑（减水）剂的设计配方，使海工混凝土的工作性能和耐久性符合要求，并以此指导工程施工。

本研究旨在针对项目的实际施工情况，研究高性能功能性防裂抗蚀增塑（减水）剂，除满足现场施工工作性之外，提升机制砂海工混凝土在极端海工环境下的防裂抗蚀、抗冲耐磨、密实减缩防渗、防碳化等耐久性能[8]。

1原材料及试验方案1.1原材料42.5N水泥（巴基斯坦）、F类一级粉煤灰（印度）、硅粉（上海天恺940D）、粗骨料（中国土木碎石）、细骨料（中国土木机制砂）。

本试验采用的高性能防裂抗蚀增塑（减水）剂为针对机制砂混凝土研发的T-R1型和针对海工混凝土研发的T-R2型，配方见表1，其中A、B为增加水泥分散性组分，C为保坍组分，DE为无氯增强组分，DA为无机纳米级增强组分，DF为消泡组分，W为去离子水，DJ、DT为缓凝组分。

以上原材料均符合国家相应标准。

1.2试验方案混凝土性能检测试验方法依据现行国家标准GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》和GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》；对防裂抗蚀增塑（减水）剂的检测标准依据GB/T8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》。

混凝土设计要求为C40P8海工混凝土，根据工程环境实际情况及设计要求，开展不掺外加剂、分别掺加T-R1和T-R2型防裂抗蚀增塑（减水）剂的混凝土对比试验研究，试配试验中，控制混凝土拌合物初始坍落度为（200依20）mm，检测硬化后的混凝土性能指标，根据试验结果，通过对T-R1和T-R2型两种外加剂配方中的原料组分及作用机理进行分析研究，调整防裂抗蚀增塑（减水）剂的配方组份比例，从而配制出新的T-F 型防裂抗蚀增塑（减水）剂，掺入混凝土后，再开展混凝土的相关性能试验。

2数据和分析2.1两种试配防裂抗蚀增塑（减水）剂对混凝土性能影响混凝土设计强度等级为C40P8海工混凝土，配合比见表2，其中粉煤灰掺量为15%，硅粉掺量为5%，混凝土拌合物的初始坍落度控制在表1新研发的不同型号的防裂抗蚀增塑（减水）剂质量比配方Table1Mass ratio formula of anti-crack corrosion-resistant plasticizer(water reducing agent)ofdifferent modelsT-R1（配方I）240180609220.3510473.7 T-R2（配方II）1702201103460.5835406.5A B C DA DE DF DJ DT W型号原料代码叶军，等：防裂抗蚀增塑（减水）剂在机制砂海工混凝土中的应用41··中国港湾建设2018年第8期两种防裂抗蚀增塑（减水）剂对混凝土扩展度、坍落度损失、含气量的影响见表3，使用T-R1的混凝土初始坍落度、扩展度、1h 坍落度相对较好，使用T-R1和T-R2试验的含气量稍有差别。

两种防裂抗蚀增塑（减水）剂对混凝土的力学性能和耐久性能的影响见表4。

数据表明，掺加两种外加剂的试验组混凝土性能指标均优于基准组混凝土，抗渗等级明显提高，电通量明显降低，收缩率明显减小，尤其掺加T-R2型试验组的收缩率与基准组相比，下降幅度为74%，下降幅度明显，大大提高了混凝土的抗裂性能。

两种防裂抗蚀增塑（减水）剂对混凝土抗压强度、抗渗性能、收缩率和电通量性能指标的影响不同，其中掺加T-R1型的混凝土抗压强度较高，掺加T-R2型的混凝土的抗渗、收缩和电通量性能相对优良，试验数据见表4。

对比混凝土性能的试验结果，通过分析研究T-R1、T-R2的原始配方发现，配方玉中增加水泥分散性的A 原料和增加混凝土强度的DE 原料的用量有别于配方域，配方域中增加混凝土保坍性的C 原料和增加混凝土密实性的DA 、DT 原料的用量有别于配方玉。