水下混凝土設(shè)計與質(zhì)量控制措施

江桂華（興寧市塔牌混凝土有限公司）

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水下混凝土設(shè)計與質(zhì)量控制措施

江桂華
（興寧市塔牌混凝土有限公司）

【摘要】簡要闡述了水下混凝土配合比設(shè)計時需注意的幾個關(guān)鍵因素，并給出了水下混凝土性能的評價指標(biāo)；根據(jù)工程常見質(zhì)量問題，對施工和澆筑過程中的質(zhì)量控制措施進行了探討。

【關(guān)鍵詞】水下混凝土；配合比設(shè)計；質(zhì)量控制

1　引言

隨著建設(shè)工程技術(shù)的發(fā)展，水下混凝土因其施工進度快、易滿足承載力需要以及工程造價低等特點，越來越多地使用于公路橋梁、房建樁基礎(chǔ)和地鐵工程的圍護結(jié)構(gòu)中［1-4］，施工工藝也不斷成熟，逐漸形成一個專門的體系。

水下混凝土是指在地面拌制而在水下環(huán)境中灌注和硬化的混凝土，由于在水環(huán)境中灌注混凝土?xí)艿剿慕n、擾動和稀釋的影響，混凝土拌合物的和易性要求較高［5］。對混凝土配合比進行優(yōu)化，以及加強澆筑過程中的管理，是保障隱蔽施工環(huán)境水下結(jié)構(gòu)質(zhì)量良好的關(guān)鍵。本文將結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，簡要探討水下混凝土的設(shè)計和質(zhì)量控制措施。

2　混凝土配合比設(shè)計

2.1設(shè)計的思路

膠凝材料：在進行水下混凝土設(shè)計時，為滿足水下環(huán)境結(jié)構(gòu)強度要求，一般提高一個強度等級，膠凝材料用量也較高；從經(jīng)濟性和工作性兩方面考慮，礦物摻和料是不可或缺的，可采用礦粉與粉煤灰雙摻，或單獨使用粉煤灰來改善水下混凝土的流動性，以及方量較大時水下結(jié)構(gòu)的開裂問題［6］。

水膠比：普通混凝土從業(yè)人員對水下混凝土存在一個誤區(qū)，認為水下混凝土即用水量較大，實際上進行水下混凝土設(shè)計時水膠比應(yīng)盡可能小，才能保障水下混凝土的粘聚性良好；可通過使用高效聚羧酸減水劑和優(yōu)化級配來實現(xiàn)，而非一味地增加用水量來達到設(shè)計塌落度。以C35水下混凝土為例，水膠比宜控制在0.39～0.41范圍。

砂率：由于水下混凝土的特殊環(huán)境，使得水下混凝土砂率選用要較普通泵送混凝土大，以C35水下混凝土為例，砂率宜控制在42.5%～45%范圍，具體以砂的細度來選擇。通過提高砂率，使得混凝土的粘聚性增大，減少混凝土在水下環(huán)境漿體的流失；并改善流動性能，依靠砂漿的擴展帶動石子橫向擴展，從而達到密實。

石子選用：在進行水下混凝土設(shè)計時，石子的選擇也非常重要，在條件允許情況下優(yōu)先選用卵石，減少混凝土單方用水量；碎石粒徑應(yīng)適當(dāng)減小，最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管直徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，其中5～31.5mm的連續(xù)級配較為理想；若石子的級配不合適，混凝土和易性很難得以保障，特別是碎石粒徑較大且間斷級配，很容易泌水和離析。

減水劑：根據(jù)水下混凝土的澆筑部位可以對減水劑的凝結(jié)時間進行調(diào)整，如澆筑支護樁、工程樁等鉆孔灌注樁時，由于所需混凝土方量較小，施工作業(yè)時間較短，混凝土凝結(jié)時間可適當(dāng)減短；在澆筑方量較大的地下連續(xù)墻時，由于整個澆筑時間較長，考慮整副墻的完整性，可選用凝結(jié)時間較長的減水劑，對于混凝土的出廠控制和澆筑均有益處。

2.2混凝土性能評價

工作性能：水下混凝土要求具有非常好的和易性，包含流動性、粘聚性和保水性三方面，不能僅僅通過測塌落度來主觀評價和易性好壞，混凝土的擴展度、漿體的包裹性等都是需要關(guān)注的指標(biāo)。以C35水下混凝土為例，塌落度達到200mm，而擴展度小于550mm時，混凝土的自流平性和填充性較弱，是無法保障混凝土結(jié)構(gòu)的密實性。

強度的測定：在試驗設(shè)計時，應(yīng)參考水下不分散混凝土的評價指標(biāo)［7］，同時進行水陸強度比和自然密實與振搗成型強度比，前者反應(yīng)了混凝土的抗分散性能，后者反應(yīng)了混凝土的自密實能力，當(dāng)兩者都較高時，水下混凝土的力學(xué)性能才得以保障，而非簡單地測試28d試壓件強度。

水泥流失量：水泥流失量指標(biāo)對于水下混凝土是極為重要的，通過測定水泥流失量可直觀地反應(yīng)水下混凝土的粘聚性，為改善粘聚性可以在混凝土中摻加抗分散劑，提高混凝土的保水性和整體性。

3　澆筑過程質(zhì)量控制

3.1澆筑的連續(xù)性

車輛的連續(xù)性對于水下混凝土的澆筑特別重要，如澆筑水下鉆孔樁時前后間隔時間較長，往往會造成斷樁的工程質(zhì)量事故；為保障貨物供應(yīng)的連續(xù)性，施工組織計劃要合理，如澆筑連續(xù)墻時一般在鋼筋下籠前1個小時報料，當(dāng)墻體方量較大時（大于100m3），至少到達現(xiàn)場混凝土累計方量60m3時方可澆筑，并對澆筑方量進行核算，合理地計劃尾數(shù)。

3.2導(dǎo)管的控制

灌注過程中要注意控制好導(dǎo)管的埋深，首批混凝土量必須滿足導(dǎo)管埋深不小于1.5m；若埋深不足，混凝土下灌后不能埋沒導(dǎo)管底口，會導(dǎo)致泥水從導(dǎo)管底口進入。導(dǎo)管埋深可根據(jù)樁的實際長度確定，一般控制在2～4m，每次提起管道時，都要控制在該深度左右，期間可安排專人現(xiàn)場測量［8］。

3.3結(jié)塊的防范

在澆筑水下混凝土?xí)r，一定要注意混凝土中的結(jié)塊或大石塊等，以免堵塞導(dǎo)管，影響澆筑。一是要加強原材料的進場檢驗；二是加強車輛的管理，防止車輛鼓內(nèi)的結(jié)塊未清理干凈；三是在下料口設(shè)置柵欄，防止較大物塊落入導(dǎo)管。

3.4混凝土的和易性控制

混凝土澆筑前要檢測和易性，當(dāng)塌落度小于180mm時，應(yīng)先加外加劑進行調(diào)整，否則流動性不佳極易造成堵管質(zhì)量事故；當(dāng)混凝土存在離析現(xiàn)象時，更要拒絕使用，并及時通知商品混凝土廠家補料，以免發(fā)生塌孔等。

4　工程應(yīng)用效果

C35水下混凝土配合比如表1所示，出廠塌落度為220mm，到達現(xiàn)場塌落度為210mm，和易性良好，28d試件強度為45.7MPa。

表1　C35水下混凝土配合比

從澆筑的水下鉆孔灌注樁中隨機抽取1根，進行超聲檢測，波形曲線如圖1所示，分析結(jié)果全為I類樁。

5　結(jié)論

水下混凝土的配合比設(shè)計要依據(jù)其使用特點來進行，合理的膠材用量、水膠比、砂率和骨料級配是配制水下混凝土的關(guān)鍵指標(biāo)；檢測混凝土性能時需要考慮水下強度和自然密實強度，確保水下澆筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量合格。澆筑過程中的質(zhì)量管控措施對保障結(jié)構(gòu)的完整性非常重要?！?/p>

圖1　

【參考文獻】

［1］陳建新.橋梁鉆孔灌注樁施工中的問題及防治［J］.中南公路工程，2004，29（4）：105-107.

［2］賀洪儒，李進輝，陶建飛.大流態(tài)水下混凝土在泰州大橋超大沉井封底施工中的應(yīng)用［J］.粉煤灰綜合利用，2009（4）：41-44.

［3］沈其明，涂忠仁.混凝土連續(xù)墻在橋梁工程水下基礎(chǔ)圍堰中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2010，39（12）：50-52.

［4］朱朝暉，劉秀江.自密實混凝土在地下連續(xù)墻施工中的應(yīng)用［J］.建筑施工，2015（11）：1313-1315.

［5］楊楊，錢曉倩.土木工程材料［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2014.

［6］伍慶春.水下混凝土配合比設(shè)計及常見問題處理探討［J］.中國水運，2014，14（2）：379-380.

［7］周鵬杰.C35水下不分散混凝土研制［D］.合肥：安徽理工大學(xué)，2014.

［8］付祖良.鉆孔灌注樁水下混凝土灌注技術(shù)研究與應(yīng)用［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2006.