C20超緩凝混凝土配合比設(shè)計與研究

潘仁愛

（廣西魚峰混凝土有限公司，廣西 柳州 545008）

C20超緩凝混凝土配合比設(shè)計與研究

潘仁愛

（廣西魚峰混凝土有限公司，廣西 柳州 545008）

本文結(jié)合工程實例，對 C20 超緩凝水下樁基混凝土配合比進行設(shè)計，以期混凝土性能滿足鉆孔咬合樁的施工要求。

鉆孔咬合樁；超緩凝混凝土；配合比設(shè)計

1 工程概述

柳州市火車站城市綜合交通配套工程（柳州火車東站綜合交通工程）土建施工中，采用深基坑圍護結(jié)構(gòu)的樁排式擋土墻，該結(jié)構(gòu)為使相鄰樁之間的銜接緊密而使擋土墻具有一定擋水的能力，要求在后續(xù)施工的鉆孔樁施鉆時，能對前期已澆筑完畢的鉆孔樁樁身混凝土進行適量的鉆削，以求后續(xù)施工的鉆孔樁與前期施工完畢的鉆孔樁相互咬合連成一個整體，從而達到使樁排式擋土墻具有擋水的能力[1]。該工程施工中的這些特殊需求，要求混凝土的凝結(jié)時間延長至幾十小時，且不能影響混凝土后期強度的發(fā)展。為滿足該施工工藝要求，在混凝土攪拌時選用超緩凝外加劑替代普通緩凝外加劑，使混凝土能在施工所需要的時間內(nèi)保持塑性，并在緩凝作用結(jié)束后，混凝土水化反應(yīng)正常進行，混凝土能正常凝結(jié)并且無不良影響，混凝土的 28d 強度能夠滿足設(shè)計要求。

1.1 咬合樁施工工藝

咬合樁施工的原則是先施工素混凝土 A 序樁（強度等級為 C20 水下超緩凝），第一根樁采用砂樁處理，再在相鄰兩 A 序樁間切割成孔施工鋼筋混凝土 B 序樁（強度等級為 C30 水下），其施工順序為 A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→A5……，如圖 1 所示。

圖 1 咬合樁施工順序

成孔施工：（1）鉆機就位后，保證套管與樁中心偏差小于 2cm，壓入第一節(jié)套管，然后用抓斗從套管內(nèi)取土，一邊抓土，一邊繼續(xù)下壓套管。抓土過程中，隨時監(jiān)控檢測和調(diào)整套管垂直度，發(fā)生偏移及時糾偏調(diào)整（垂直度控制用線垂垂直方向控制，同時采用兩臺經(jīng)緯儀垂直方向監(jiān)控套管垂直度）。

（2）當(dāng)孔深度達到設(shè)計要求后，及時清孔并檢查沉碴厚度，若厚度大于 10cm，則繼續(xù)清孔直至符合要求?？捎米ザ份p輕放至孔底把沉碴清完。

（3）確定孔深后，及時向監(jiān)理工程師報檢，檢測孔的沉碴和深度。

（4）樁成孔期間，每根樁約出土 50m3，利用施工間歇時間，進行土石方外運，避免土石方堆在現(xiàn)場影響后續(xù)施工。

（5）在最后一節(jié)護筒安裝完成后，用 2m 靠尺測定護筒垂直度，進而推算出整條樁成孔垂直度。

1.2 咬合樁施工中對混凝土要求

超緩凝混凝土的作用是延長 A 序樁混凝土的初凝時間，以達到其相鄰 B 序樁的成孔能夠在 A 序樁混凝土初凝之前完成，這樣便給套管鉆機切割 A 序樁混凝土創(chuàng)造了條件。

超緩凝混凝土技術(shù)參數(shù)如下：（1）混凝土緩凝時間≥40h；

（2）混凝土坍落度：(200±20)mm；

（3）混凝土的 3d 強度值不大于 3MPa；

（4）28d 強度值滿足設(shè)計要求。

咬合樁施工成敗的重中之重為 A 序樁的超緩凝混凝土的初凝時間是否滿足達到 60h 的要求。

2 超緩凝混凝土配合比設(shè)計研究

由于水下混凝土灌注是連續(xù)作業(yè)，一旦灌注就必須一氣呵成。在對混凝土的粘聚性、坍落度損失、抗壓強度、緩凝時間等各項指標(biāo)的控制中，原材料的質(zhì)量控制是至關(guān)重要的因素。

2.1 優(yōu)選原材料

（1）水泥：選用廣西魚峰水泥股份有限公司生產(chǎn)的 P·Ⅱ42.5 硅酸鹽水泥，其物理性能符合 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)要求，如表 1 所示。

（2）礦粉：選用柳州臺泥新型建材有限公司生產(chǎn)的 S95 級礦粉，各項品質(zhì)指標(biāo)符合 GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》標(biāo)準(zhǔn)中 S95級礦粉要求，指標(biāo)如表 2 所示。

表 1 水泥物理性能

表 2 礦粉技術(shù)指標(biāo)

（3）粉煤灰：選用來賓電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，各項品質(zhì)指標(biāo)符合 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標(biāo)準(zhǔn)中Ⅱ級粉煤灰要求，檢驗結(jié)果如表3 所示。

表 3 粉煤灰性能指標(biāo) %

（4）砂子：選用廣西魚峰混凝土有限公司生產(chǎn)的石灰石質(zhì)機制砂，表觀密度 2650kg/m3，松散堆積密度1600kg/m3，細度模數(shù) Mx為 2.9，石粉含量 5.8%，泥塊含量為零，亞甲藍 MB 值為 0.4g/kg，最大壓碎指標(biāo)值為 10%，篩分試驗結(jié)果如表 4 所示。

表 4 砂子級配篩分試驗結(jié)果

（5）石子：選用柳州祥云破碎公司生產(chǎn)的 5～25mm 連續(xù)級配碎石，表觀密度 2650kg/m3，松散堆積密度 1550kg/m3，含泥量 0.2%，泥塊含量為 0，壓碎指標(biāo)值為 13%，顆粒級配篩分試驗結(jié)果符合 GB/T 14685—2011 標(biāo)準(zhǔn)中 Ⅱ 類要求。

（6）外加劑：選用江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系高性能緩凝減水劑，固體含量 8%，減水率為 20%，水泥凈漿流動度 240mm，初凝時間62h，終凝時間 70h。

緩凝減水劑的主要作用是膠凝材料水化過程中，在水泥顆粒表面形成一層不溶性質(zhì)的膜層，阻止水泥顆粒與水的進一步接觸，延緩水泥的水化反應(yīng)，從而達到調(diào)整新拌混凝土初、終凝時間，減輕或者抑制膠凝材料水化所引起混凝土的坍落度損失。

2.2 配合比設(shè)計及試驗分析

水下混凝土的配合比設(shè)計，需要考慮抗壓強度、和易性、密實度等性能。依據(jù) GB/T 50476—2008《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)程》、JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》、JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、DBJ/T 45—002—2012《機制砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，經(jīng)過多次混凝土試配，結(jié)合工程實際要求，進行對比、分析和調(diào)整，最終確定生產(chǎn)配合比及混凝土性能見表 5。

圖 1 混凝土試配經(jīng)時狀態(tài)

如圖 1 所示，新拌混凝土無離析、泌水現(xiàn)象，包裹性、粘聚性好；6h 后仍然具有一定流動性；72h 拆模

表 5 混凝土生產(chǎn)配合比及工作性能

后，試件表面及內(nèi)部仍處于濕潤狀態(tài)，膠凝材料水化程度低。

圖 2 顯示混凝土的強度發(fā)展趨勢不同于普通混凝土，3d 抗壓強度小于 3MPa，3d 至 7d 齡期內(nèi)混凝土強度發(fā)展緩慢，14d 抗壓強度達到設(shè)計強度 90% 的，28d抗壓強度達到 32.5MPa，符合工程設(shè)計要求。

圖 2 混凝土抗壓強度

3 結(jié)論

（1）由于咬合樁施工工藝的特殊性，對混凝土提出的要求高，在配合比設(shè)計時綜合諸多方面因素的考慮，經(jīng)過反復(fù)試配、調(diào)整，最終確定施工配合比。同時拓展了筆者視野，給以后進行特殊施工部位的配合比設(shè)計工作帶來了新思路、新方向。

（2）經(jīng)過對外加劑的調(diào)整，混凝土緩凝時間為42h，初凝時間達到 60h，3d 強度值不大于 3MPa，28天強度值滿足設(shè)計要求。

（3）嚴(yán)格把控各原材料質(zhì)量，經(jīng)施工現(xiàn)場驗證，所生產(chǎn)混凝土施工性能良好。

[1] 李用敏．超緩凝混凝土的探索[J]．廣東水利水電，2002(4)∶ 9-10．

[2] GB/T 50476—2008．混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)程[S].

[3] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S]．

[4] JGJ 94—2008．建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S]．

[5] DBJ/T 45—002—2012．機制砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

［通訊地址］廣西省柳州市柳南區(qū)柳太路 62 號（545008）

潘仁愛（1986—），男，本科，中級工程師，長期從事預(yù)拌混凝土和預(yù)拌砂漿技術(shù)管理工作，現(xiàn)任試驗室主任。