混凝土鉆孔灌注樁配合比設(shè)計(jì)方法初探

胡耀廣

（河北建設(shè)勘察研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

1 鉆孔灌注樁混凝土原材料質(zhì)量控制

鉆孔灌注樁濕作業(yè)中的混凝土質(zhì)量與原材料質(zhì)量密不可分。在施工過程中要給予混凝土原材料控制足夠的重視。

1.1 粗集料和細(xì)集料的要求

混凝土灌注樁工程中的粗細(xì)集料指利用標(biāo)準(zhǔn)方孔砂石篩對(duì)混凝土原材料按粒徑進(jìn)行分級(jí)，大于4.75mm的軟石或碎石稱為粗集料，小于4.75mm的砂或碎石屑稱為細(xì)集料。

1）粗集料?；炷翉?qiáng)度主要取決于粗集料巖質(zhì)的選擇和級(jí)配調(diào)整?；炷零@孔灌注樁中粗集料的獲取通常通過對(duì)巖石進(jìn)行反擊破、鄂破來實(shí)現(xiàn)。高等級(jí)公路或者對(duì)地基承載力要求較高的基礎(chǔ)項(xiàng)目中，混凝土原材料中的碎石通常是對(duì)花崗巖進(jìn)行破碎后獲取。粗集料的使用量占粗細(xì)集料總量的五分之三以上，混凝土灌注樁中需要幾種不同級(jí)配碎石和單一級(jí)配的粗集料共同作用才能獲得較好的級(jí)配效果，繼而使得混凝土具有較好的和易性。質(zhì)量指標(biāo)見表1。

表1 粗集料質(zhì)量指標(biāo)要求

2）細(xì)集料。細(xì)度模數(shù)是為了對(duì)細(xì)集料的粗細(xì)程度進(jìn)行描述而提出的。細(xì)集料越粗，其細(xì)度模數(shù)越大；細(xì)集料越細(xì)，其細(xì)度模數(shù)越小。

1.2 膠凝材料的要求

混凝土灌注樁中膠凝材料的質(zhì)量對(duì)混凝土灌注樁的質(zhì)量有重要作用，在混凝土灌注樁中，主要采用水泥或粉煤灰作為膠凝材料?；炷凉嘧秾?duì)水泥等膠凝材料的細(xì)度模數(shù)要求較高，特別是混凝土水下灌注樁要確保水泥細(xì)度和水泥的安定性滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求?；炷了鹿嘧俄?xiàng)目通常采用普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，但沿海地區(qū)水下灌注樁禁止使用普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，因?yàn)槠胀ü杷猁}水泥的耐酸性不佳。對(duì)進(jìn)場(chǎng)的水泥要進(jìn)行細(xì)度檢驗(yàn)、安定性檢驗(yàn)以及凝結(jié)時(shí)間檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可使用。

1.3 外加劑的要求

混凝土灌注要使用水泥質(zhì)量1%的高性能減水劑進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，目的是減少水的使用。根據(jù)混凝土側(cè)重的方向不同，可以選擇添加一些其他的外加劑，比如側(cè)重早強(qiáng)型的混凝土可以在減水劑中加入早強(qiáng)劑，側(cè)重緩凝型的混凝土可以在減水劑中加入緩凝劑。減水劑的種類眾多，得到廣泛使用的是聚羧酸系減水劑，該減水劑效能的發(fā)揮不受摻加時(shí)間的影響，且減水效果明顯。

在配合比設(shè)計(jì)中，以摻入設(shè)計(jì)含量減水劑的混凝土同標(biāo)準(zhǔn)配合比下拌和混凝土的凝結(jié)時(shí)間差作為判定依據(jù)，另有坍落度、泌水率比、抗壓強(qiáng)度比、干縮率比等指標(biāo)來判定。

1.4 拌合水的要求

拌合水pH值、氯化物含量等化學(xué)指標(biāo)需符合表2要求。

表2 拌合水的相關(guān)指標(biāo)

2 鉆孔灌注樁抗?jié)B混凝土配合比設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)例項(xiàng)目簡(jiǎn)介

案例項(xiàng)目為某高速1標(biāo)段樁基礎(chǔ)項(xiàng)目水下混凝土灌注樁C25混凝土配合比設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，該C25混凝土用于現(xiàn)場(chǎng)澆筑鉆孔灌注樁，在確保混凝土和易性的基礎(chǔ)上，混凝土的坍落度在18-22cm之間才能保證現(xiàn)場(chǎng)灌注過程順利進(jìn)行。該案例項(xiàng)目的混凝土原材料檢測(cè)按照要求需滿足JTGE42-2017《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)范要求，案例項(xiàng)目的混凝土配合比設(shè)計(jì)需滿足JGJ55-2017《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》的規(guī)范要求。

2.2 配合過程中的儀器設(shè)備

表3 主要儀器設(shè)備型號(hào)和產(chǎn)地

2.3 原材料和連續(xù)級(jí)配的調(diào)整

案例項(xiàng)目采用P.O42.5 水泥。利用標(biāo)準(zhǔn)方孔砂石篩對(duì)粗集料進(jìn)行篩分后，確定粗集料連續(xù)級(jí)配的摻和比例為4.75～9.5mm比例為20%，9.5～19mm比 例 為55%，16～31.5mm比例為25%。細(xì)集料選用中砂?？紤]到施工現(xiàn)場(chǎng)等料和安全運(yùn)輸?shù)纫蛩?，為了不出現(xiàn)灌注過程中混凝土初凝的不利局面，選用鄭州生產(chǎn)的高性能緩凝型減水劑。

2.4 配合比確定與調(diào)整

通過混凝土強(qiáng)度計(jì)算、水膠比計(jì)算和用水量計(jì)算，初步確定混凝土的基準(zhǔn)配合比為水泥：砂：碎石：水：減水劑=36 5:788:1088:165:3.65=1:2.16:2.98:0.45:0.01。在基準(zhǔn)配合比基礎(chǔ)上，通過±0.05 的水膠比和±1%的砂率，計(jì)算1m3混凝土中各材料用量，分別實(shí)測(cè)混凝土拌和物的容重和坍落度。成型后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7天和28天，實(shí)測(cè)各類混凝土的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表4。

表4 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

從表4可以看出，水膠比為0.51時(shí)，試件的28天抗壓強(qiáng)度為32.7MPa，不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，當(dāng)水膠比為0.46和0.41時(shí)，試件的28天抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求?？紤]混凝土的經(jīng)濟(jì)性因素，將配合比調(diào)整為水泥：砂：碎石：水：減水劑=365:788:1088:165:3.65。

3 結(jié)語

水泥的強(qiáng)度和用量與混凝土強(qiáng)度指標(biāo)有較大關(guān)聯(lián)。此外，各類原材料的選擇和使用與具體工程項(xiàng)目的特點(diǎn)和使用要求有較大關(guān)系，需要在工程實(shí)踐中不斷摸索。