水下混凝土應(yīng)用廣泛，在公路、水利、鐵路等工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，本文針對(duì)水下混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工中存在的問題提出施工質(zhì)量控制措施。

　　《混凝土》致力于推動(dòng)混凝土行業(yè)的發(fā)展，為混凝土企業(yè)和科研人員提供政策信息、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、發(fā)展現(xiàn)狀及前景預(yù)測(cè);推介混凝土行業(yè)的新材料、新技術(shù)、新設(shè)備和新工藝;傳播生產(chǎn)管理、工程實(shí)踐、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、性能測(cè)試和專利技術(shù)等方面的信息。

　　在干地拌制而在水環(huán)境中(淡水、海水、泥漿水)澆筑和硬化的混凝土叫做水下混凝土。水下混凝土常用于工業(yè)與民用建筑工程的灌注樁基礎(chǔ)、公路工程的橋梁樁基礎(chǔ)、水利水電工程的防滲墻、地下鐵道工程的地下連續(xù)墻等。其鉆孔和灌注混凝土大都在地下或水中完成。由于鉆機(jī)、鉆具、吊具不斷的革新，固壁泥漿新材料的引用，一般來(lái)講成孔率、放籠成功率都比較高。而水下混凝土配合比及其施工質(zhì)量，因受各種因素的影響，一直得不到很好的保證。突出表現(xiàn)在混凝土配合比不合理，砂石雜質(zhì)含量過(guò)多，混凝土攪拌不均勻，坍落度要么過(guò)大，要么過(guò)小，混凝土在運(yùn)送中產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象，灌注不按技術(shù)要求等諸方面，致使樁身混凝土出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞、骨料分布不均、短樁等質(zhì)量問題和事故。有些問題和事故處理起來(lái)相當(dāng)費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、甚至無(wú)法處理，構(gòu)成廢樁，造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失，給上部結(jié)構(gòu)施工帶來(lái)很大麻煩，直接影響了樁身混凝土質(zhì)量，降低了樁的承載能力。因此，水下混凝土及其施工質(zhì)量是一個(gè)亟需深入研究和解決的課題。

　　一、 水下混凝土拌合物的基本要求

　　為滿足澆筑要求，水下混凝土拌合物應(yīng)具備如下的要求：

　　1、 有較好的稠度

　　混凝土拌合物的稠度表現(xiàn)在流動(dòng)性、粘聚性和保水性三方面：

　�、倭鲃�(dòng)性系指混凝土拌合物在本身自重作用下，自行流動(dòng)的性能。

　�、谡尘坌允欠从郴炷�土拌合物的抗離析性能。

　　③保水性指混凝土保持水分不易析出的能力。

　　水下澆筑混凝土一般不采用振動(dòng)密實(shí)，是依靠自重(或壓力)和流動(dòng)性攤平與密實(shí)。若流動(dòng)性差，就會(huì)在混凝土中形成蜂窩和空洞，嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量。除此，水下混凝土多通過(guò)各種管道進(jìn)行輸送和澆筑，流動(dòng)性差也容易造成堵管事故，給施工帶來(lái)困難。

　　然而，在鋼筋密集部位澆筑水下混凝土?xí)r，其坍落度應(yīng)比表中所示數(shù)字增加20～30mm，在泥漿中澆筑宜增加10～20mm。結(jié)合工程實(shí)際情況系采用導(dǎo)管法、不振搗、導(dǎo)管直徑Φ250mm，而又在泥漿中澆筑，故坍落度確定為180～220mm。這個(gè)值也是施工單位提出的技術(shù)要求。

　　2、 具有良好的流動(dòng)性保持能力

　　3、 混凝土拌合物僅僅最初有較好的稠度，還不能適應(yīng)水下澆筑的要求，應(yīng)該在運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中，都保持一定的流動(dòng)性和均勻性，不產(chǎn)生分層離析，即有良好的流動(dòng)性保持能力，這樣才能適用于水下澆筑。

　　4、 混凝土拌合物流動(dòng)性保持能力，用其在澆筑條件下保持坍落度150mm流動(dòng)性的時(shí)間來(lái)表示。對(duì)于用導(dǎo)管法澆筑的水下混凝土拌合物，一般要求流動(dòng)性保持能力不小于1h，當(dāng)操作熟練、運(yùn)距較近時(shí)，可不小于0.7～0.8h。

　　5、 較小的泌水率。

　　6、 水下混凝土拌合物，不但要求有較好的流動(dòng)性，還要求有較好的粘聚性和保水性。試驗(yàn)證明，泌水率1.2%～1.8%的混凝土拌合物，具有較好的粘聚性。實(shí)際施工時(shí)，要求2h內(nèi)析出的水分不大于混凝土體積的1.5%。

　　7、 有較大的表觀密度。

　　8、 水下混凝土，是靠自重排開倉(cāng)面的環(huán)境水或泥漿進(jìn)行攤平和密實(shí)，因此要求其表觀密度不小于2100 kg/m3。

　　二、 水下混凝土配合比的設(shè)計(jì)

　　水下混凝土配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足強(qiáng)度、水下抗分散性及流動(dòng)性好的要求。

　　與普通混凝土相比，水下混凝土具有抗分散性及流動(dòng)性，所以在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面考慮到這些要求。

　　水下混凝土的配合比設(shè)計(jì)，一般指水泥、水、細(xì)骨料、粗骨料、外加劑等組成比例的確定。主要考慮以下因素：

　　1)水灰比;

　　2)單位用水量;

　　3)外加劑品種和摻量;

　　4)摻合料的品種和摻量等。

　　水下混凝土，由于一般不允許在水下進(jìn)行搗固作業(yè)，流動(dòng)性不足往往是導(dǎo)致構(gòu)筑物產(chǎn)生缺陷的原因，所以在設(shè)計(jì)配合比時(shí)，應(yīng)特別注意上述問題。

　　(2)混凝土配合比確定

　　為確�；炷�土的質(zhì)量，工程中所用混凝土的配合比應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。

　　配制強(qiáng)度

　　在確定配制強(qiáng)度時(shí)，水下混凝土的強(qiáng)度目標(biāo)值應(yīng)考慮設(shè)計(jì)強(qiáng)度、水陸強(qiáng)度比及現(xiàn)場(chǎng)澆灌時(shí)的混凝土質(zhì)量不均勻性等情況。水下不分散混凝土的配制強(qiáng)度，應(yīng)按DL/T5117-2000中的空氣中成型試塊的強(qiáng)度作為配制強(qiáng)度。

　　水灰比

　　決定水灰比時(shí)應(yīng)考慮的主要事項(xiàng)為：

　　——混凝土強(qiáng)度;

　　——混凝土的耐久性。

　　按混凝土強(qiáng)度來(lái)決定水灰比時(shí)，應(yīng)根據(jù)摻入外加劑的混凝土試塊強(qiáng)度與水灰比的關(guān)系來(lái)決定。

　　按混凝土耐久性要求來(lái)確定水灰比時(shí)，水灰比的上限應(yīng)遵照我國(guó)混凝土有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

　　1)單位用水量

　　單位用水量，在滿足流動(dòng)性要求的同時(shí)，應(yīng)盡量減少。可通過(guò)調(diào)整砂率及加入減水劑等方法盡可能地降低單位用水量。一般來(lái)說(shuō)，坍?dāng)U度為450mm左右的水下不分散混凝土的單位用水量為210 kg/m3～250kg/m3。

　　水下混凝土所用的液體減水劑中的含水量，作為單位用水量的一部分對(duì)待。

　　2)單位水泥用量

　　單位水泥用量是根據(jù)單位用水量和水灰比來(lái)確定的。最小水泥用量應(yīng)為360kg/m3。一般單位水泥用量宜大于400kg/m3。

　　3)粗骨料最大粒徑

　　粗骨料粒徑過(guò)大時(shí)，混凝土在水下澆筑容易離析，一般情況下粗骨料最大粒徑宜控制在40mm以下，且不得超過(guò)構(gòu)件最小尺寸的1/4或鋼筋最小水平間距的3/4。如果需要泵送，粗骨料的最大粒徑應(yīng)不超過(guò)25mm。同時(shí)，為保證較好的流動(dòng)性，減少運(yùn)輸及水下澆筑中發(fā)生的分層離析現(xiàn)象，粗骨料應(yīng)采用連續(xù)級(jí)配。

　　4)砂率

　　砂率應(yīng)在適宜流動(dòng)性的范圍之內(nèi)，以單位用水量最少來(lái)確定，宜在36%～46%范圍內(nèi)。

　　5)空氣含量

　　水下混凝土的空氣含量控制，與普通混凝土相同。有特殊要求的混凝土，應(yīng)符合相關(guān)混凝土標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空氣含量的要求。

　　6)流動(dòng)性

　　a) 水下混凝土的流動(dòng)性，在滿足施工要求的范圍內(nèi)應(yīng)盡量小些，有幾種施工方法且坍?dāng)U度推薦范圍;

　　水下不分散混凝土坍?dāng)U度的范圍值

　　坍?dāng)U度范圍(mm)

　　水下滑道施工

　　300～450

　　利用混凝土泵施工

　　450以上

　　b)水下混凝土的流動(dòng)性試驗(yàn)，按照DL/T5117-2000坍?dāng)U度試驗(yàn)進(jìn)行，用坍?dāng)U度值表示。

　　9)外加劑摻量

　　外加劑摻量，按水下不分散混凝土施工方法和施工條件等通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定其摻入量。一般外加劑摻量占混凝土中水泥和膠結(jié)料質(zhì)量的1.5%～3.0%;

　　10)試配、調(diào)整與確定。

　　a)按計(jì)算的配合比進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)對(duì)下列項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)：

　　——坍?dāng)U度值;

　　——水下抗分散性;#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

　　——抗壓強(qiáng)度;

　　——表觀密度;

　　當(dāng)試配的結(jié)果不符合要求時(shí)，調(diào)整混凝土配合比，再次進(jìn)行試配，直至符合要求為止。

　　1、對(duì)水下混凝土配制有以下要求：

　　(1) 可采用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，使用礦渣水泥時(shí)應(yīng)采取防離析措施。水泥的初凝時(shí)間不宜早于2.5h，水泥的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于42.5MPa。

　　(2)粗集料宜優(yōu)先選用卵石，如采用碎石宜適當(dāng)增加混凝土配合比的含砂率。集料的最大粒徑應(yīng)不大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，同時(shí)不應(yīng)大于40mm。

　　(3)細(xì)集料宜采用級(jí)配良好的中砂。

　　(4)混凝土配合比的含砂率宜采用0.4～0.5，水灰比宜采用0.5～0.6。有試驗(yàn)依據(jù)時(shí)含砂率和水灰比可酌情增大或減小。砂率盡量選取較小的最優(yōu)砂率。

　　(5)混凝土拌合物應(yīng)有良好的和易性，在運(yùn)輸和灌注過(guò)程中應(yīng)無(wú)明顯離析、泌水現(xiàn)象。灌注時(shí)應(yīng)保持足夠的流動(dòng)性，其坍落度宜為180～220mm�；炷�土拌合物中宜摻用外加劑、粉煤灰等材料。

　　(6)每立方米水下混凝土的水泥用量不宜小于350kg，當(dāng)摻有適宜數(shù)量的緩凝減水劑或粉煤灰時(shí)，可不少于300kg。

　　(7)對(duì)沿海地區(qū)(包括有鹽堿腐蝕性地下水地區(qū))應(yīng)配置防腐蝕混凝土。

　　(8)由于水下混凝土的坍落度較大，可能引起混凝土含氣量較大，導(dǎo)致混凝土容重較小，混凝土強(qiáng)度降低。應(yīng)該特別注意這個(gè)問題。

　　三、 水下混凝土的施工質(zhì)量控制

　　1、水下混凝土原材料的技術(shù)要求

　　水下混凝土的基本成分是水泥、粗細(xì)骨料和水。通過(guò)水泥和水產(chǎn)生水化物的膠凝作用，把砂石膠結(jié)成一個(gè)整體。

　　(1) 水泥

　　宜選用顆粒細(xì)、泌水率小、收縮性小的水泥品種。最好選用普通硅酸鹽水泥。不宜使用出廠已超過(guò)3個(gè)月及受潮結(jié)塊的水泥。對(duì)有疑問的水泥要重新鑒定其強(qiáng)度、安定性及初終凝時(shí)間。

　　(2) 砂

　　為了滿足水下澆筑的流動(dòng)性要求，水下混凝土拌合物的含砂率比較大，約為40%～47%。砂對(duì)混凝土性質(zhì)的影響超過(guò)石子。選擇合適的砂石是澆出質(zhì)量好、成本低的水下混凝土的前提之一。

　　(3) 石

　　為了保證水下混凝土拌合物的流動(dòng)性，宜采用卵石。當(dāng)需要增加水泥漿和骨料的膠結(jié)力時(shí)，可以摻入20%～25%的碎石。在缺乏卵石的情況下，也可全部采用碎石。此時(shí)砂率較卵石時(shí)大2%～4%。

　　(4)混凝土外加劑

　　優(yōu)先選用緩凝型高效減水劑，使用了緩凝型高效減水劑的混凝土即有較大的坍?dāng)U度、較好的流動(dòng)性，而且一小時(shí)坍落度損失率可以控制住20%內(nèi)，使得混凝土的流動(dòng)性得以保持。也可選用高性能減水劑和高效減水劑。

　　(5)摻合料

　　優(yōu)先選用Ⅰ級(jí)粉煤灰和S105級(jí)磨細(xì)礦渣粉。摻加了Ⅰ級(jí)粉煤灰和S105磨細(xì)礦渣粉的混凝土的耐久性大大增強(qiáng)。可以大大提高混凝土的使用年限。而且由于粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉的顆粒粒徑比水泥小很多。水泥的比表面積一般在350m2/kg以下，而磨細(xì)礦渣粉的比表面積一般在440m2/kg以上。摻加了這兩種摻合料的混凝土拌合物流動(dòng)性大大提高，擴(kuò)散度一般大于450mm。改善了施工性能。由于水泥用量減少，節(jié)約了混凝土成本，摻加了粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉的混凝土，后期強(qiáng)度持續(xù)增長(zhǎng)，56d強(qiáng)度可以達(dá)到28d強(qiáng)度的120%左右。

　　2、水下混凝土施工的資源配置

　　水下混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)、不間斷的施工，直至澆筑結(jié)束。這就需要進(jìn)行資源的合理配置。涉及到得施工機(jī)械有混凝土拌合站、混凝土攪拌車、導(dǎo)管、汽車式起重機(jī)等，人員配置包括技術(shù)員、技術(shù)工人、試驗(yàn)人員、機(jī)械操作人員。特別注意混凝土的攪拌一定要充分，攪拌時(shí)間至少在150s以上。

　　3、水下混凝土的灌注

　　灌注用混凝土必須稀稠適度、且滿足坍落度等質(zhì)量指標(biāo)的要求，實(shí)踐證明，混凝土過(guò)稠或過(guò)稀，其流動(dòng)性變差，當(dāng)灌注時(shí)，其流動(dòng)性變差，一來(lái)混凝土容易堵卡導(dǎo)管，二來(lái)下落的混凝土始終堆積在導(dǎo)管底口周圍，不易向四周樁孔截面流動(dòng)，雖多次頓擊、提升導(dǎo)管仍不見管內(nèi)混凝土下落，而且提升起的導(dǎo)管很難回落。必然造成導(dǎo)管提漏等質(zhì)量事故。水下混凝土灌注過(guò)程應(yīng)每車測(cè)量混凝土坍落度，根據(jù)坍落度試驗(yàn)情況調(diào)整施工配合比。

　　四 、 結(jié)論

　　水下混凝土設(shè)計(jì)理論尚不十分完整，本文推薦的方法，對(duì)各影響因素評(píng)價(jià)和處理施工中可能出現(xiàn)問題的方法，經(jīng)施工實(shí)踐驗(yàn)證對(duì)工程質(zhì)量能夠獲得比較滿意的結(jié)果。

　　水下混凝土灌注是鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它關(guān)系到灌注樁的整體質(zhì)量，如樁身完整性、樁體混凝土強(qiáng)度、鋼筋骨架位置等，因此采用良好的配合比，選擇合適的拌合材料，嚴(yán)格工藝流程、貫徹"精心施工、預(yù)防為主"的原則，對(duì)水下混凝土施工來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

　　參考文獻(xiàn)：

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