聚羧酸系减水剂在重点工程中的应用

早在20世纪90年代末上海磁悬浮高速列车轨道梁工程(图1)设计建设之时,聚羧酸系减水剂就在我国得到成功应用。当时,工程设计轨道梁呈“工”字形,顶宽1.78m,底宽3m,高2.2m,长度分别为12m、18m、21m、24m和50m五种,在预应力达1800吨的台座上,采用C60高强度混凝土和一次先张拉、两次后张拉的预应力制作工艺。由于对轨道梁的收缩变形和徐变控制很严,加之重点工程对原材料的性能要求较高,最终决定采用聚羧酸系减水剂并掺加钢纤维等措施。

三峡工程(图2)混凝土重力式大坝坝顶总长3035m,坝高185m,混凝土浇筑总量1600多万立方米。电站设有左、右两组共26台单机额定容量为70万千瓦的大型水轮发电机组。通航建筑物包括双线五级船闸和垂直升船机,分别可通过万吨级船队和3000吨级客货轮。为预防混凝土大坝的温度裂缝,采用参加聚羧酸系减水剂而大幅度降低水泥用量,提高粉煤灰用量的措施,2006年5月20日主体完工后,仅发现13条非贯穿性裂缝,保证了工程质量。
工程案例

21世纪开工建设的洋山深水港工程东海大桥(2002.6.26-2005.5.25,图3),其混凝土采用参加聚羧酸系减水剂和参合料用量占胶凝材料总用量60%~70%的高耐久性混凝土。东海大桥混凝土受海上风、浪、流、涌、雾、盐等海洋性气候因素影响,洋山港附近海域的海水CI质量分数平均为0.2%,是长江口处的质量分数的数倍。桥梁结构受到氯离子的腐蚀程度远远大于内河桥梁。

连接上海与宁波的杭州湾跨海大桥(2004.3.14-2006.11.23),全长36km,是目前世界上已建成的最长跨海大桥,也是国内特大型桥梁之最。该工程混凝土服务基准期100年的混凝土耐久性设计理念又为聚羧酸系减水剂的推广应用创造了良好的条件。

上海市申江路工程赵家沟主桥设计为单跨钢管混凝土拱构造。针对其桥型特点、特殊的对脚倒灌顶升施工工艺和对混凝土性能的要求,利用经特殊改性的聚羧酸系减水剂,配制了圩落度可保持8h不损失的C40补偿收缩自密实混凝土。这种参加聚羧酸系减水剂的高性能混凝土由于在流动性控制方面具有独到之处,大大简化了钢管混凝土桥拱的浇注施工工艺,混凝土从桥拱脚倒灌顶升一次完成,提高了施工效率,降低了施工成本。
大桥案例

上海环球金融中心大楼地下3层,地上101层,设计净高为492m,其基础底板混凝土和上部结构混凝土的施工浇注对高效减水剂的性能提出了更高的要求。图5为上海环球金融中心基础底板混凝土浇注现场,该工程连续浇注了29500m3混凝土。根据上海金茂大厦和金茂大厦基础底板浇注纪录的对比可见由于聚羧酸系减水剂的使用,使得大体积混凝土施工效率创造了历史新纪录。

参加茶系减水剂的C60混凝土在上海市一次泵送到“东方明珠”电视搭350m高的搭顶,而在金茂大厦建设中,掺加茶系减水剂的混凝土更是被一次泵送至420.5m的高度。2007年12月10日下午,三一重工的HBT90CH超高压拖泵,将掺加聚羧酸系减水剂的C60混凝土一次泵送至上海环球金融中心492m的施工高度(图6)。
上海环球金融建筑案例
主体建筑结构高度为580m,总高度为632m的中国第一高楼——上海中心也已于2008年11月29日正式动工,将于2013年完工,据说基础底板混凝土需50000m3,主体结构柱混凝土程度达(000~C110,可见、其对混凝土的强度等级和施工性的要求都是前所未有的。目前,青岛黄河大桥、浙江嘉绍跨海大桥(杭州湾跨海二桥)、上海长江桥隧工程(图4)等重点工程为提高混凝土耐久性,均设计采用基准服务期为100年的耐久性混凝土。

我国四横四纵、三个城际快运共1.2万千米的快速客运网以及2.7万千米既有客运网线路的改造,我国已获准建设的15个城市的地铁轨道交通,我国正在建设和规划建设的6条海底隧道项目,我国数十个城市的机场建设等工程,已为混凝土外加剂,尤其是聚羧酸系减水剂的生产和应用创造了绝佳的机会。

目前我国聚羧酸系减水剂的产量占减水剂总产量的比例已开始上升,上海2005年聚段酸系减水剂的应用比例已达5.0%以上(2004年为2.0%)。据统计,2005年我国聚发酸系减水剂使用量约5万吨,2006年上升为15万吨,2007年这一纪录被41.3万吨刷新,而估计2008年聚羧酸系减水剂的用量超过50万吨。

但另一方面,聚羧酸系减水剂在实际工程应用中却经常表现出某些难以想象的现象,这给聚羧酸系减水剂的应用带来很大难题。


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