水下不分散混凝土施工的研究與工程應(yīng)用

【摘要】水下不分散混凝土施工工藝簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量比較容易得到保證。本文對(duì)水下不分散混凝土進(jìn)行了介紹，論述了水下不分散混凝土的施工方法和技術(shù)要求，提出了水下不分散混凝土澆灌時(shí)的注意事項(xiàng)以及水下不分散混凝土在工程上的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水下混凝土；混凝土施工；注意事項(xiàng)；應(yīng)用

1.引言

水下混凝土過去都要求在與環(huán)境水隔離的條件下澆筑，而且澆筑過程不要中斷，以減少水的不利影響，在其凝固后還要清除一定數(shù)量的強(qiáng)度不符合要求的混凝土。其關(guān)鍵是盡量隔斷混凝土與水的接觸。因此，以往水下混凝土質(zhì)量好壞，主要取決于施工的優(yōu)劣，常用的方法有：袋裝迭置法、開底容器法、混凝土泵壓法及導(dǎo)管法和預(yù)填骨料壓漿施工法。近年來，使用最多的還是導(dǎo)管法及在其基礎(chǔ)上的改進(jìn)方法。導(dǎo)管法施工與水接觸部分混凝土易受水的沖洗而發(fā)生水泥漿流失，至使表層混凝土強(qiáng)度降低，底層與基礎(chǔ)粘結(jié)不牢。而水下不分散混凝土具有優(yōu)良的流動(dòng)性和填充性，可進(jìn)行大面積薄壁水下施工，鋼筋混凝土構(gòu)件等高質(zhì)量水下構(gòu)筑物施工，要求防止水質(zhì)污染的施工，搶險(xiǎn)救災(zāi)緊急工程以及難以應(yīng)用普通水下混凝土進(jìn)行施工的地方。且它不用隔斷水與混凝土，在混凝土中摻入絮凝劑后而直接水中施工。絮凝劑的主要成分是纖維素或丙烯系列的水溶性高分子物質(zhì)，有粘稠作用，即使在水中自由落下，也很少出現(xiàn)水洗作用引起的材料分散現(xiàn)象。

2.水下不分散混凝土的施工方法

2.1水下不分散混凝土的攪拌、運(yùn)輸及澆筑

由于水下不分散混凝土比較粘稠，原則上要用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌。用自落式攪拌機(jī)，則要考慮到由于攪拌效果差應(yīng)適當(dāng)提高配制強(qiáng)度。攪拌加料順序可以粗骨料、水泥、水下不分散劑、砂、水同時(shí)加人。也可以粗骨料、水泥、水下不分散劑、砂先干拌后再加入水?dāng)嚢?，以后者為佳?/p>

2.2水下不分散混凝土的運(yùn)輸及澆筑

水下不分散混凝土運(yùn)輸及澆筑，必須選擇材料離析少及損失少的方法，快速運(yùn)輸，立即澆筑。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有顯著離析寸，必須重新攪拌，使混凝土質(zhì)量均勻?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸按工程條件、工序、混凝土量、經(jīng)濟(jì)效益及和易性選定?？刹捎没炷帘?、吊罐、帶式輸送機(jī)、混凝土溜槽及手推車等。水下不分散混凝土的澆筑，原則上使用導(dǎo)管，混凝土泵或開底容器。使用混凝土攪拌車、攪拌船的輸送帶或手推車等其他方法進(jìn)行澆筑，此時(shí)一般水下不分散劑的用量要適當(dāng)增加。使用導(dǎo)管法時(shí)，導(dǎo)管必須不透水，使混凝土圓滑流下，一般導(dǎo)管直徑大小要達(dá)到粗骨料最大直徑的8倍左右。水下不分散混凝土流動(dòng)性好，確保質(zhì)量的流動(dòng)距離可按3—6m考慮。采用泵壓法時(shí)必須不透水且在澆筑中經(jīng)常充滿混凝土。但必須注意：當(dāng)泵送開始時(shí)，如輸送管內(nèi)有水，要采用下列方法：1）在泵送前先輸送水下不分散砂漿；2）在泵管內(nèi)先投人海綿球；3）在泵管外裝活門，在輸送管投入水中之前，無在水上將管內(nèi)充滿混凝土，關(guān)上活門再沉放到預(yù)定位置。當(dāng)澆灌面積較大寸，可采用撓性軟管，由潛水員移動(dòng)至澆筑位置。

2.3養(yǎng)護(hù)和模板

為防止水下不分散混凝土在硬化過程中受動(dòng)水、波浪等沖刷造成的水泥漿流失及混凝土被淘，必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。為此，要預(yù)計(jì)動(dòng)水作用，設(shè)置安全可靠的模板或用苫布把混凝土表面保護(hù)起來。水下不分散混凝土模板設(shè)計(jì)和施工要注意模板的強(qiáng)度及拆模時(shí)間受NDC的流動(dòng)性和凝結(jié)時(shí)間的影響。可以拆模的混凝土的抗壓強(qiáng)度，一般可與空氣中施工的普通混凝土等同對(duì)待。

3.在水下不分散混凝土澆灌時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）混凝土在水中自由落下時(shí)，須對(duì)水中自由落差進(jìn)行嚴(yán)格的管理，如管理不嚴(yán)就會(huì)造成混凝土質(zhì)量的下降及出現(xiàn)水質(zhì)污染。

（2）對(duì)澆灌中的混凝土流動(dòng)面的形狀，混凝土的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)及填充狀態(tài)進(jìn)行檢查。

（3）檢查澆灌完的混凝土上表面是否平坦，并且各個(gè)角度是否確實(shí)澆灌到設(shè)計(jì)尺寸位置。

（4）為檢查混凝土是否按照計(jì)劃進(jìn)行澆注，在澆完后須及時(shí)對(duì)混凝土澆灌量進(jìn)行復(fù)查。

4.水下不分散混凝土的工程應(yīng)用

4.1某船臺(tái)滑道水下節(jié)點(diǎn)施工

該滑道陸上部分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土軌道梁，干砌塊石護(hù)坡。水下部分為樁基和預(yù)制鋼筋混凝土井字梁結(jié)構(gòu)。樁梁結(jié)構(gòu)處水下節(jié)點(diǎn)48個(gè)，節(jié)點(diǎn)高1m，下部為60cmX70cm，上部為50cmX50cm，水深1-6m。設(shè)計(jì)要求井字梁安裝就位后須在節(jié)點(diǎn)孔內(nèi)澆灌抗壓強(qiáng)度為25MPa以上的混凝土，確保樁與井字梁的整體。由于用常規(guī)水下混凝土澆筑無法施工，故施工單位決定采用NDC。施工氣溫-3-5℃，施工區(qū)水流速2-3m/s，水溫1-3℃。使用江南水泥廠525硅酸鹽及礦渣硅酸鹽水泥，水泥用量550kg/m，，用水量258.5kg/m，PN為3.2%的水泥重量。水泥、砂、石、PN干拌20s后加水濕拌3min。出料至吊斗（溜槽），潛水員將導(dǎo)管就位后通知放料。澆筑后等6d在節(jié)點(diǎn)子L鉆取2根田直徑100mm，h=240mm的混凝土芯樣，外觀檢查混凝土澆注質(zhì)量均勻，無斷層、裂縫、夾砂、孔洞等。強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果水下試件28d抗壓強(qiáng)度為36.5MPa。完全滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2某大橋中墩加固工程

該工程建于2011年10月，竣工驗(yàn)收鉆孔取樣，潛水及水下錄像檢查發(fā)現(xiàn)，大橋中墩混凝土與基巖的接觸比較薄弱，墩底部還有一條長約30cm、寬5cm的沖溝。為提高中墩結(jié)構(gòu)的可靠度與耐久性，決定沿中墩基礎(chǔ)周圍澆筑一道高1m、寬0.8m的加固圈，加固圈外圍先筑水下麻包混凝土圍堰，然后用水下導(dǎo)管法施工。采用NNDC一2國內(nèi)開發(fā)成功的纖維類水下不分散劑，配制的NDC具有良好的流動(dòng)性保持能力和水下澆筑性能。施工過程N(yùn)DC在混凝土拌和樓攪拌（每罐攪拌1.25m），后經(jīng)汽車運(yùn)輸（運(yùn)距1000m），再卸至混凝土臥罐，然后再卸至導(dǎo)管儲(chǔ)料斗，再下至導(dǎo)管。整個(gè)施工過程基本順利。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，出機(jī)坍落度為22.8cm，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后為22.0cm，坍落度基本沒有損失。質(zhì)量控制良好的NDC，不離析，不泌水，易于施工。據(jù)配合施工的潛水員水下檢查反映，水下不分散混凝土澆灌至水下后具有良好的水下自流平能力，且水泥漿散失很少，混凝土具有橡膠狀韌性，即使稍有擾動(dòng)也不會(huì)分離。采用江山水泥廠的525普通硅酸鹽水泥，水泥用量479kg/m，用水量249kg/m，NNDC一2粉劑用量為水泥重量的5.80%，水劑用量為3.52%。為反映NDC現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，除在拌和樓機(jī)口取樣外，施工前專門制作3.08X1mX1m的試驗(yàn)槽，吊放在中墩同樣水深位置（水深5-6m），采用與中墩加固完全相同的施工方法進(jìn)行澆筑。施工第二天將試驗(yàn)槽吊出水面，養(yǎng)護(hù)到期鉆孔取樣。為測(cè)得新老混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度和鋼筋握裹強(qiáng)度，在試驗(yàn)槽內(nèi)預(yù)先布設(shè)混凝土被粘體和鋼筋。水下試驗(yàn)槽取樣28d抗壓強(qiáng)度為33.9MPa，水陸比達(dá)0.86。表明混凝土具有良好的水下抗分散性。

5.結(jié)論

水下不分散澆筑混凝土可省去為創(chuàng)造干地施工條件所必須的圍堰、基礎(chǔ)防滲和基坑排水工程的工期和費(fèi)用。無論是寒冷還是炎熱季節(jié)，水環(huán)境對(duì)混凝土硬化都具適宜條件，在無法建成圍堰的情況下，水下不分散混凝土甚至是形成水中混凝土建筑物的唯一方法。因其施工工藝簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量比較容易得到保證，而被廣泛應(yīng)用。