水下不分散混凝土试验规程
水下不分散混凝土试验规程
水下浇筑的混凝土,如果沿用空气中成型的那套试验方法去取样、制件、判定,结果往往好看却不可信——拌合物一入水就被稀释、浆体流失、骨料离析,真正留在结构体里的材料早已不是配合比设计的那一份。《水下不分散混凝土试验规程》要解决的正是这个问题:它把"抗分散"从一句经验判断变成可测量、可复现、可判定的试验体系,让水下成型与空气中成型的试件能在同一标尺下比较。现行电力行业标准 DL/T 5117-2021 是这一领域最主要的试验依据,2021 年发布实施后替代了沿用二十余年的 2000 版。
一、规程管什么、不管什么
按标准界定,该规程适用于水电水利工程水下不分散混凝土的室内试验与现场试验检测。它管的是"怎么测"——拌合物性能、水下成型、抗分散性、力学性能的试验方法与结果处理;它不替代配合比设计与施工规范,材料本身的合格判定还要回到产品标准,如絮凝剂的技术要求执行 GB/T 37990-2019。
需要留意的是试验环境的硬约束:试验室温度通常控制在 20℃±5℃、相对湿度不低于 50%,所用材料与设备宜与室温一致;当需要模拟现场条件时,试验室温度与原材料温度应尽量与施工现场温度相同。2021 版还补充了低温工况的处理要求,水温低于 10℃时应按现场水温养护,这一点在以往版本中并未明确,也是北方冬季施工检测最容易产生争议的地方。
二、抗分散性能:三项指标一起看
抗分散性是水下不分散混凝土区别于普通混凝土的核心,也是试验规程里权重最高的一组检测项目。规程通过水泥流失量、悬浊物含量、pH 值三项指标综合评价,试验时需控制水中自由落差为 500 mm,模拟拌合物穿过水体时的实际冲刷条件。
水泥流失量:反映浆体在水中的流失程度,控制值通常为不超过 5%。
悬浊物含量:以水中悬浮物浓度衡量分散程度,控制值一般为不超过 150 mg/L。
pH 值:表征浆体碱性物质溶出对水体的影响,测定方法参照水质 pH 值测定相关标准,控制值一般为不超过 12。
三项指标必须同时满足,不能只看单项。实践中最常见的误判是水泥流失量合格、但 pH 值超标——这往往提示絮凝剂掺量与水泥适应性不匹配,或拌合物入水落差实际大于试验设定值。
三、水陆强度比:抗分散性的最终落脚点
抗分散性的好坏,最终要由硬化后的强度来验证。规程按 R = f_cw / f_ca × 100% 计算水陆强度比,其中 f_cw 为水下成型试件强度,f_ca 为空气中成型试件强度,一般要求不低于 70%。这个比值之所以关键,是因为它把"抗分散"从拌合物阶段的观感判断,延伸到结构承载能力的实际验证——水下成型强度损失过大,说明浆体在水中已被稀释,即使扩展度指标再漂亮也不能放行。
四、流动性试验:扩展度取代坍扩度
水下不分散混凝土靠自身流动性填充、不宜振捣,因此流动性是配合比能否落地的先决条件。2021 版的一处重要修订,是把原版的坍扩度试验改为扩展度试验,术语体系与现行混凝土试验方法更趋一致,试验项目包括扩展度与 1h 扩展度,用以同时表征初始流动性和流动性经时损失。
试验要点在于测量时点与量取方式:扩展度需按规定时间(一般以 120 s 为读值点)量取两个互相垂直方向的直径并取平均值,两个方向的差值应控制在较小范围内,差值过大说明拌合物匀质性差或离析趋势明显。1h 扩展度损失率通常要求控制在不大于 20%,超过这个量级,现场泵送与导管浇筑的连续性就很难保证。
五、水下成型方法:规程里最容易被忽略的环节
试件成型方式是这套规程区别于普通混凝土试验规程的根本。拌合物需通过规定装置水下浇筑成型,装模过程有严格的时间限制(一般在 60 s 内完成),目的是尽量贴近实际导管法浇筑的入水与堆积状态。成型后的养护也必须区分温度工况,低温时按现场水温养护,常温时按标准养护执行。现场检测时若图省事把试件在空气中装模,得到的水陆强度比没有意义,这一环节的失真比指标本身超标更值得警惕。
六、2021 版相对 2000 版的主要变化
梳理两版差异,对长期沿用旧版表格和试验记录的单位尤为必要:
修订要点 2000 版 2021 版
章节构成 含原材料试验 删除原材料章节,聚焦混凝土本体
流动性指标 坍扩度试验 改为扩展度试验
养护条件 未规定低温养护 新增水温<10℃的养护要求
删除原材料章节,意味着原材料检验交由相应产品标准管理,避免与絮凝剂等标准重复;术语和指标口径的调整,则要求检测报告、试验记录表格同步更新,否则新旧数据无法对照。
七、落地执行中的几个常见问题
配合 GB/T 37990-2019 使用时,絮凝剂掺加方式直接影响试验结果:液体絮凝剂宜与其他外加剂预混后加入,粉体絮凝剂应与骨料干拌 10~15 s,掺加顺序错误会导致抗分散性指标大幅波动,而问题往往被误判为材料不合格。
另一个高频问题是试验条件与实际工况脱节。室内按 20℃、自由落差 500 mm 测得的指标,若现场水温、落差、浇筑速度差异明显,结果不能直接照搬,应按规程要求模拟现场条件重新验证。此外,新版标准对术语、指标限值和方法细节均有调整,检测机构与施工方宜以现行版本正式文本为准,并及时核对试验记录表格、仪器设备(如搅拌机容量与转速、钢直尺量程与刻度)是否满足新规程要求。
把水下不分散混凝土的试验做扎实,本质上是让每一组数据都能回答同一个问题:这份拌合物进入水体后,还能不能保持设计赋予它的性能。规程提供的正是这条从拌合物到强度的完整证据链,理解每个指标的物理含义与试验条件的敏感性,比记住几组限值更重要。