橋梁灌注樁水下高性能混凝土施工質(zhì)量控制

馮懷斌

高性能混凝土是在混凝土技術(shù)發(fā)展到一定水平，耐久性理念得以提升的背景下發(fā)展的，依據(jù)結(jié)構(gòu)物所處的環(huán)境，按照耐久性設(shè)計(jì)混凝土配合比的思路引起重視。施工人員應(yīng)積極改變觀念，全面認(rèn)識(shí)和掌握高性能混凝土的生產(chǎn)和施工技術(shù)，以適應(yīng)不同環(huán)境下高性能混凝土灌注樁的施工。

1 橋梁灌注樁對(duì)混凝土工作性的要求及高性能混凝土的特點(diǎn)

1.1 灌注樁水下混凝土的要求

混凝土拌合物應(yīng)有較大的流動(dòng)性、較好的粘聚性和保水性，具有良好保持流動(dòng)性的能力。在運(yùn)輸和灌注過程中應(yīng)無顯著的離析，泌水現(xiàn)象，灌注時(shí)應(yīng)保證足夠的流動(dòng)性，其坍落度宜為180 mm～220 mm。拌合物具有較大的密度，靠自重?cái)偲胶兔軐?shí)。凝結(jié)時(shí)間要求，一般初凝時(shí)間要大于灌注時(shí)間的2倍。

1.2 高性能混凝土的特點(diǎn)

高性能混凝土是采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)，摻加適宜的摻合料和高效外加劑配制而成，其特點(diǎn):拌合料呈高流動(dòng)性、高抗分離性、高密實(shí)性;在凝結(jié)硬化過程中，下沉和硬化收縮小，干縮小，水化熱低，不產(chǎn)生微細(xì)裂縫;硬化后滲透性低，抵抗外部環(huán)境因素能力高，達(dá)到高耐久性。

2 原材料的選擇與控制

2.1 原材料的選擇

1)水泥與礦物摻合料。選擇水泥時(shí)不能以強(qiáng)度作為唯一指標(biāo)，而要綜合考慮水泥的細(xì)度、化學(xué)成分、堿含量對(duì)混凝土性能的影響。樁基混凝土可采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不宜低于42.5級(jí)。在樁基混凝土中，常采用單摻大量?jī)?yōu)質(zhì)粉煤灰或雙摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉。2)骨料。粗骨料可采用級(jí)配良好的二級(jí)配或三級(jí)配碎石，最大粒徑應(yīng)不超過鋼筋間距的1/4，一般采用5 mm～31.5 mm連續(xù)級(jí)配。細(xì)集料宜采用級(jí)配良好的中砂，應(yīng)嚴(yán)格控制其含泥量。3)外加劑。在高性能混凝土中開始使用第三代減水劑——聚羧酸鹽系高效減水劑，其特點(diǎn)是:摻量低、分散性好;流動(dòng)性保持好;在分子結(jié)構(gòu)上自由度大，高性能化潛力大。

2.2 原材料的控制

原材料的波動(dòng)將影響混凝土性能，甚至造成質(zhì)量隱患。材料進(jìn)場(chǎng)前，收料人員應(yīng)把好質(zhì)量關(guān)，不許不合格材料進(jìn)場(chǎng)。同時(shí)要突出源頭把關(guān)，針對(duì)砂子、碎石等地材質(zhì)量控制難度大及外加劑、摻合料質(zhì)量波動(dòng)大等突出問題，要強(qiáng)化材料供應(yīng)商的管理，指定專人定期到廠家檢查各種材料的生產(chǎn)狀況。

3 水下高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)方法及工作性評(píng)價(jià)

3.1 耐久性設(shè)計(jì)

為滿足耐久性要求，一般采用“大摻量礦物摻合料+高性能減水劑”的方法，遵循混凝土密實(shí)體積法則，基于最大密實(shí)度理論，即塑性狀態(tài)混凝土總體積為膠凝材料、水、骨料、外加劑、氣體含量的密實(shí)體積之和。

3.2 確定合理的配合比參數(shù)

1)水膠比?；炷恋乃z比一般不能大于0.4，對(duì)C30灌注樁水膠比通常選擇在0.36～0.42之間。

2)漿集比。通常條件下，為得到高的體積穩(wěn)定性，漿料與集料的體積分別占35%和65%為宜。

3)砂率。砂率的選擇通常按照粗骨料密實(shí)堆積下的孔隙率情況確定。施工地所處的環(huán)境，砂的品質(zhì)受來源限制，表面狀態(tài)或顆粒級(jí)配差，調(diào)整砂率有時(shí)不能解決和易性問題，則可以對(duì)粗骨料摻配比例進(jìn)行優(yōu)化或?qū){集比參數(shù)適當(dāng)調(diào)整。

4)含氣量。普通混凝土的含氣量在2%左右，當(dāng)混凝土有抗凍要求時(shí)不低于3%。引氣劑的摻量根據(jù)試驗(yàn)調(diào)整。

3.3 水下高性能混凝土拌合物工作性評(píng)價(jià)

1)不能僅用坍落度評(píng)價(jià)高性能混凝土的工作性。2)把握流動(dòng)性與抗離析性的平衡。

4 生產(chǎn)過程中主要控制環(huán)節(jié)

4.1 生產(chǎn)前的準(zhǔn)備和拌和過程的控制

對(duì)水泥的儲(chǔ)備量進(jìn)行確認(rèn)，避免使用新出廠的高溫水泥。對(duì)骨料的含水率每天應(yīng)檢測(cè)1次。材料計(jì)量裝置經(jīng)常檢查，計(jì)量偏差不得超過規(guī)定數(shù)值，配合比應(yīng)由專人掌握進(jìn)行配料。可設(shè)專人觀察拌合物的狀態(tài)，嚴(yán)格控制混凝土的坍落度在180 mm～220 mm范圍內(nèi)。拌和時(shí)，應(yīng)密切注意攪拌時(shí)間對(duì)混凝土含氣量及和易性的影響，保證最短的攪拌時(shí)間，確保外加劑性能正常發(fā)揮。

4.2 灌注過程中對(duì)混凝土的控制

1)首車混凝土檢驗(yàn)?；炷涟韬衔镞\(yùn)至灌注地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)檢查其均勻性、坍落度和含氣量?？城蚯盀榉乐箖?chǔ)料斗吸收混凝土中的水分，先用水濕潤(rùn)儲(chǔ)料斗，再卸料儲(chǔ)備足夠的混凝土，保證砍球后導(dǎo)管的埋置深度大于1 m以上。2)及時(shí)測(cè)量導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度。樁基灌注過程中，導(dǎo)管的最小埋置深度，從理論上講，與灌注深度成正比，深度較大時(shí)，超壓力和沖擊力也最大，沖出導(dǎo)管底口的混凝土拌合物上升快。但埋入過深，混凝土在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)不暢，宜造成堵管事故，因此最佳埋入深度宜控制在2 m～6 m。3)中途因故停電或機(jī)械故障混凝土供應(yīng)中斷停灌時(shí)，后方生產(chǎn)速度放慢。灌注樁內(nèi)水封導(dǎo)管每隔一段時(shí)間垂直升降。攪拌車內(nèi)若有混凝土應(yīng)緩慢攪拌，必要時(shí)可加適量緩凝劑。

5 灌注樁水下高性能混凝土拌合物施工過程中常見問題的原因分析及解決方法

5.1 拌合物坍落度經(jīng)時(shí)損失大，無流動(dòng)性

原因:外加劑的減水組分發(fā)生變化或池中外加劑較少，為沉淀的早強(qiáng)組分;水泥成分發(fā)生變化或水泥出場(chǎng)溫度過高;細(xì)骨料含泥量大，影響了聚羧酸系外加劑效能的發(fā)揮;粗骨料吸水率較大，吸收了拌合物中部分水分或夏季環(huán)境溫度高，水分易蒸發(fā)。

解決方法:通過調(diào)整外加劑組分或其摻量;測(cè)量水泥的溫度，避免使用剛進(jìn)場(chǎng)的溫度偏高的新鮮水泥;查看原材料，避免使用料場(chǎng)底部含泥量偏高的細(xì)骨料;增加初始坍落度。

5.2 拌合物離析、泌水

原因:外加劑摻量偏大，氨基系減水劑飽和點(diǎn)明顯，超過了其飽和摻量;砂含水量不穩(wěn)定，使用了剛進(jìn)場(chǎng)的砂，用水量偏大;石子級(jí)配差，使大顆粒下沉，保水性下降。解決方法:尋找原材料和配合比條件下外加劑的飽和摻量，掌握不同類型減水劑的特性，降低其摻量;減少用水量，減小坍落度;優(yōu)化石子級(jí)配。

5.3 混凝土現(xiàn)場(chǎng)比出機(jī)坍落度大

原因:拌合時(shí)間不足，出機(jī)時(shí)外加劑效果還沒有發(fā)揮出來;外加劑中緩凝組分過多或后期反應(yīng)較劇烈;配合比不合適，如砂率偏小、摻合料太多，導(dǎo)致后期泌水;混凝土罐中有存水。

解決方法:調(diào)整拌合時(shí)間;超前考慮，可通過試驗(yàn)室試配發(fā)現(xiàn)并予以調(diào)整，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制外加劑的摻量和用水量;調(diào)整配合比;在裝入混凝土前倒轉(zhuǎn)攪拌罐將水排干凈。

5.4 混凝土粘盤、粘導(dǎo)管壁現(xiàn)象嚴(yán)重

原因:拌合物流動(dòng)性過大，細(xì)集料下沉，粘聚性大;配比中漿體體積偏大，拌合物粘稠。解決方法:適度降低外加劑摻量;改善漿體包裹性能，降低漿集比(降低漿體量，增加骨料量)。

5.5 灌注不順堵管、混凝土頂升困難

原因:導(dǎo)管埋入過深;混凝土初凝時(shí)間短;導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度差減小，管外泥漿比重大，沉渣增多，超壓力降低，翻漿困難。

解決方法:測(cè)量導(dǎo)管的埋入深度，防止埋入過深;調(diào)整外加劑中緩凝組分，延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間;可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出沉淀土或增大導(dǎo)管提升高度，使灌注工作順利進(jìn)行。

6 結(jié)語

橋梁灌注樁水下混凝土的施工控制是一個(gè)細(xì)致而嚴(yán)格的過程。原材料的選擇、進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)與驗(yàn)收是保證水下高性能混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)物所處的工作環(huán)境，進(jìn)行配合比的設(shè)計(jì)，配合比參數(shù)是耐久性控制的重點(diǎn)。混凝土生產(chǎn)過程及灌注過程中，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決是確保樁基混凝土順利灌注的關(guān)鍵。

[1] 王華生，趙慧如.現(xiàn)代砼技術(shù)禁忌手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] TZ 210-2005，鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[S].

[3] 肖 眾.鉆孔灌注樁的施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究[J].山西建筑，2008，34(35):233-234.