补偿收缩高性能混凝土在大型煤化工给水污水池中的应用

田军，孙志强

（宁夏华盛实业集团公司，宁夏　银川　750001）

补偿收缩高性能混凝土在大型煤化工给水污水池中的应用

田军，孙志强

（宁夏华盛实业集团公司，宁夏银川750001）

本文介绍了补偿收缩高性能混凝土在宁夏宁东煤化工水池薄壁结构混凝土中的应用。通过选用当地优质的骨料，矿物质掺合料、EPS 高性能减水剂和 UEA 膨胀剂，结合两低一高的配合比设计原则。追踪现场浇筑、有效养护，实现水池混凝土自防水能力。

补偿收缩；高性能混凝土；裂缝；限制膨胀率；EPS 高性能减水剂；UEA 膨胀剂

0　前言

宁夏宁东能源化工基地位于自治区首府银川市灵武境内，基地规划建设范围分为远景规划区和规划区两部分。建设分期：一期为 2003 年到 2010 年，二期为 2010 年到 2020年。包括煤、电、煤化工三产业项目和基础设施建设项目。

煤化工产业需要消耗大量的水资源，对水资源供应的可靠性需求很高。宁东地区是未来煤化工产业发展的重点地区，水资源的缺乏将严重制约该地区发展煤产业，因此煤化工企业必须节约用水。煤化工废水和污水很多，主要有：① 煤气化在水槽排出的灰水，非溶解性固体和悬浮物浓度很高，并含有氨氮、硫化物、氯化物等气化生产的特征污染物；② 变换废水；③ 酸性气体脱除废水；④ 硫回收废水；⑤氢气回收废水；⑥ 其他工艺废水等。大量的消耗水和污水对宁东煤化工项目务必修建很多的蓄水池存水（消耗水、污水等）。

补偿收缩混凝土的应用在煤化工水池上应用也已是风生水起。住房城乡建设部 2009 年 8 月第一版补偿收缩混凝土应用技术规程问世。但眼下煤化工水池的施工和使用中存在许多问题：水池墙体保温保湿养护可行性低，纵向水池裂缝导致水池渗水，降低了水池的耐久性。

由宁夏宁东科进砼业有限公司试配且生产浇筑的神华宁煤 400 万吨/年煤炭间接液化项目给水及消防泵站—吸水池、池壁、柱及筏板基础 C35 P6D100 补偿收缩混凝土，与过去浇筑的混凝土配合比经对比。混凝土配合比设计依据：（1）满足结构设计和施工进度要求的混凝土强度等级；（2）保证混凝土拌合物具有良好的工作性，满足使用条件的要求；（3）保证混凝土既有良好的耐久性，满足抗冻、抗渗、抗腐蚀等要求，从而使混凝土达到经久耐用的使用目的；（4）在保证上述质量和施工方便的前提下，尽量降低水泥用量，降低水胶比，合理使用原材料，从而降低工程成本，取得良好的经济效益。结合吴中伟院士在高性能混凝土提出的大幅提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的高性能混凝土，是以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途的要求，对下列性能有重点的加以保证：耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性。

1　原材料

水泥：拟采用品牌 A P•O42.5R 水泥和品牌 B P•O42.5R水泥，产品质量稳定。对比两个品牌的水泥的相关性能（详见表 1），综合比对确定选用品牌 A P•O42.5R 水泥。

表1　P•O42.5R 水泥相关性能

粉煤灰：F 类 Ⅰ 级粉煤灰，细度为 5.8%，烧失量为3.61%，需水量比 94%，SO3含量为 0.6%。

矿物掺合料：S 9 5 级矿物掺合料，比表面积为410kg/m2，7d、28d 活性指数分别为 78%、102%，流动度为105%，烧失量为 2.6%。

细骨料：采用青铜峡关马湖中砂∶盛弘石料厂中砂=3∶7复掺使用，符合使用的细骨料为 II 区中砂，细度模数为 2.6，其他性能指标见表 2。

表2　复掺中砂性能检测结果

粗骨料：5～2 5 m m 连续颗粒，由厂家提供的大石子∶小石子 12=6∶4 的比例混合使用，大石子料场提供的生产筛孔为 16～26mm，小石子提供的生产用筛孔为8～14mm 筛孔。粗骨料性能指标级筛余分布，见表 3、4。

表3　粗骨料性能检测结果

表4　粗骨料筛余分布

外加剂：EPS 高性能聚羧酸减水剂（液态），减水剂性能结果见表 5。

表5　减水剂试验结果

膨胀剂：选用 UEA 膨胀剂（粉剂），UEA 膨胀剂水泥掺量为 10% ，性能指标见表 6。

表6　膨胀剂试验结果

2　配合比

依据 JGJ 55-2011 《普通混凝土配合比设计规程》和GB 50010-2011《混凝土结构设计规范》设计配合比如下表7。

表7　混凝土配合比kg/m3

C35 P6D100 混凝土出机开盘鉴定，搅拌时间 50s，留置抗压试块 3 组，抗渗 3 组抗冻融试件一组。

表8　试件开盘性能鉴定结果

坍落度控制在 (180±30)mm，实测坍落度 210mm，扩展度500mm，1h 坍落度经时变化量为 210mm，扩展度455mm，符合现场浇筑的要求，工作性好，出机坍落度为210mm，出机扩展度为 500mm。

除依据现行国家标准 GB 50164-5016《混凝土质量控制标准》的规定外，设计的混凝土还应符合设计所要求的强度等级、限制膨胀率、抗渗等级和耐久性等技术指标。试验测定 C35 P6D100 混凝土的补偿收缩混凝土限制膨胀率在水中14d 为 0.16%、空气中 28d 为 0.004% ，均符合要求。其他各项性能测试见表 9。

表9　C35 P6D100混凝土 28d 龄期抗渗及耐久性、冻融试验检测结果

现场浇筑神华宁煤 400 万吨/年煤炭间接液化项目给水及消防泵站—吸水池属超长的薄壁结构，分池壁、柱、筏板基础、后浇带。按顺序浇筑，后浇带将先期的混凝土表面清理干净，并充分湿润。浇筑完成后，对暴露在大气中的混凝土表面保湿保温养护 10d，墙壁结构带膜养护 10d，并拆开表面模板加固螺丝，从上至下滴水养护。等养护期过后，模板拆除完毕后，表面光滑，颜色统一，未发现太多裂缝，同比宁东煤化工国电英力特，烯烃公司，二甲醚公司和烯烃二套公司浇筑的普通混凝土没有太多质量缺陷。

3　结论

（1）补偿收缩高性能混凝土是指膨胀剂配置的自应力为0.2～1.0MPa 的混凝土。其中掺加的膨胀剂与水泥、水拌合经水的反应生成钙矾石、氢氧化钙或钙矾石和氢氧化钙，便于混凝土生成体积膨胀源，反应的化学式：6CaO+ Al2O3+3SO3+ 32H2O→3CaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O（钙矾石）。由于形成钙矾石的过程需要大量的水，故 14d 的保温保湿必不可少。

（2）改善混凝土的和易性，选用级配较好的原材料对补偿收缩混凝土的抗渗性效果显著，取得较好的防水效果。

（3）高性能减水剂的掺加，既能降低混凝土单位用水量，对混凝土的自收缩和补偿收缩同比用普通减水剂效果显著。

（4）水泥用量的降低、水胶比的降低和高掺量矿物掺合料两低一高的原则在降低混凝土温度应力，实现混凝土的自防水能力。

[1] JGJ/T 178178-2009．补偿收缩混凝土应用技术规程[S]．

[2] 陈思，杨钰伟，杨立柱．补偿收缩混凝土在天津荣翠园地下室工程中的应用[J]．商品混凝土，2014(12)：63-65.

[3] 中国混凝土科学一代宗师——吴中伟院士纪念文集[C]．中国会议，2004．

[4] GB 50164-2011．混凝土质量控制标[S]．

［通讯地址］宁夏银川市北京中路信通大厦六楼（750001）

田军（1986—），男，工程师，主要从事混凝土工作。