馮懷斌

高性能混凝土是在混凝土技術(shù)發(fā)展到一定水平，耐久性理念得以提升的背景下發(fā)展的，依據(jù)結(jié)構(gòu)物所處的環(huán)境，按照耐久性設(shè)計(jì)混凝土配合比的思路引起重視。施工人員應(yīng)積極改變觀念，全面認(rèn)識(shí)和掌握高性能混凝土的生產(chǎn)和施工技術(shù)，以適應(yīng)不同環(huán)境下高性能混凝土灌注樁的施工。

1 橋梁灌注樁對(duì)混凝土工作性的要求及高性能混凝土的特點(diǎn)

1.1 灌注樁水下混凝土的要求

混凝土拌合物應(yīng)有較大的流動(dòng)性、較好的粘聚性和保水性，具有良好保持流動(dòng)性的能力。在運(yùn)輸和灌注過(guò)程中應(yīng)無(wú)顯著的離析，泌水現(xiàn)象，灌注時(shí)應(yīng)保證足夠的流動(dòng)性，其坍落度宜為180 mm～220 mm。拌合物具有較大的密度，靠自重?cái)偲胶兔軐?shí)。凝結(jié)時(shí)間要求，一般初凝時(shí)間要大于灌注時(shí)間的2倍。

1.2 高性能混凝土的特點(diǎn)

高性能混凝土是采用常規(guī)材料和工藝生產(chǎn)，摻加適宜的摻合料和高效外加劑配制而成，其特點(diǎn):拌合料呈高流動(dòng)性、高抗分離性、高密實(shí)性;在凝結(jié)硬化過(guò)程中，下沉和硬化收縮小，干縮小，水化熱低，不產(chǎn)生微細(xì)裂縫;硬化后滲透性低，抵抗外部環(huán)境因素能力高，達(dá)到高耐久性。

2 原材料的選擇與控制

2.1 原材料的選擇

1)水泥與礦物摻合料。選擇水泥時(shí)不能以強(qiáng)度作為唯一指標(biāo)，而要綜合考慮水泥的細(xì)度、化學(xué)成分、堿含量對(duì)混凝土性能的影響。樁基混凝土可采用普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不宜低于42.5級(jí)。在樁基混凝土中，常采用單摻大量?jī)?yōu)質(zhì)粉煤灰或雙摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉。2)骨料。粗骨料可采用級(jí)配良好的二級(jí)配或三級(jí)配碎石，最大粒徑應(yīng)不超過(guò)鋼筋間距的1/4，一般采用5 mm～31.5 mm連續(xù)級(jí)配。細(xì)集料宜采用級(jí)配良好的中砂，應(yīng)嚴(yán)格控制其含泥量。3)外加劑。在高性能混凝土中開始使用第三代減水劑——聚羧酸鹽系高效減水劑，其特點(diǎn)是:摻量低、分散性好;流動(dòng)性保持好;在分子結(jié)構(gòu)上自由度大，高性能化潛力大。

2.2 原材料的控制

原材料的波動(dòng)將影響混凝土性能，甚至造成質(zhì)量隱患。材料進(jìn)場(chǎng)前，收料人員應(yīng)把好質(zhì)量關(guān)，不許不合格材料進(jìn)場(chǎng)。同時(shí)要突出源頭把關(guān)，針對(duì)砂子、碎石等地材質(zhì)量控制難度大及外加劑、摻合料質(zhì)量波動(dòng)大等突出問(wèn)題，要強(qiáng)化材料供應(yīng)商的管理，指定專人定期到廠家檢查各種材料的生產(chǎn)狀況。

3 水下高性能混凝土配合比的設(shè)計(jì)方法及工作性評(píng)價(jià)

3.1 耐久性設(shè)計(jì)

為滿足耐久性要求，一般采用“大摻量礦物摻合料+高性能減水劑”的方法，遵循混凝土密實(shí)體積法則，基于最大密實(shí)度理論，即塑性狀態(tài)混凝土總體積為膠凝材料、水、骨料、外加劑、氣體含量的密實(shí)體積之和。

3.2 確定合理的配合比參數(shù)

1)水膠比?；炷恋乃z比一般不能大于0.4，對(duì)C30灌注樁水膠比通常選擇在0.36～0.42之間。

2)漿集比。通常條件下，為得到高的體積穩(wěn)定性，漿料與集料的體積分別占35%和65%為宜。

3)砂率。砂率的選擇通常按照粗骨料密實(shí)堆積下的孔隙率情況確定。施工地所處的環(huán)境，砂的品質(zhì)受來(lái)源限制，表面狀態(tài)或顆粒級(jí)配差，調(diào)整砂率有時(shí)不能解決和易性問(wèn)題，則可以對(duì)粗骨料摻配比例進(jìn)行優(yōu)化或?qū){集比參數(shù)適當(dāng)調(diào)整。

4)含氣量。普通混凝土的含氣量在2%左右，當(dāng)混凝土有抗凍要求時(shí)不低于3%。引氣劑的摻量根據(jù)試驗(yàn)調(diào)整。

3.3 水下高性能混凝土拌合物工作性評(píng)價(jià)

1)不能僅用坍落度評(píng)價(jià)高性能混凝土的工作性。2)把握流動(dòng)性與抗離析性的平衡。

4 生產(chǎn)過(guò)程中主要控制環(huán)節(jié)

4.1 生產(chǎn)前的準(zhǔn)備和拌和過(guò)程的控制

對(duì)水泥的儲(chǔ)備量進(jìn)行確認(rèn)，避免使用新出廠的高溫水泥。對(duì)骨料的含水率每天應(yīng)檢測(cè)1次。材料計(jì)量裝置經(jīng)常檢查，計(jì)量偏差不得超過(guò)規(guī)定數(shù)值，配合比應(yīng)由專人掌握進(jìn)行配料。可設(shè)專人觀察拌合物的狀態(tài)，嚴(yán)格控制混凝土的坍落度在180 mm～220 mm范圍內(nèi)。拌和時(shí)，應(yīng)密切注意攪拌時(shí)間對(duì)混凝土含氣量及和易性的影響，保證最短的攪拌時(shí)間，確保外加劑性能正常發(fā)揮。

4.2 灌注過(guò)程中對(duì)混凝土的控制

1)首車混凝土檢驗(yàn)。混凝土拌合物運(yùn)至灌注地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)檢查其均勻性、坍落度和含氣量?？城蚯盀榉乐箖?chǔ)料斗吸收混凝土中的水分，先用水濕潤(rùn)儲(chǔ)料斗，再卸料儲(chǔ)備足夠的混凝土，保證砍球后導(dǎo)管的埋置深度大于1 m以上。2)及時(shí)測(cè)量導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度。樁基灌注過(guò)程中，導(dǎo)管的最小埋置深度，從理論上講，與灌注深度成正比，深度較大時(shí)，超壓力和沖擊力也最大，沖出導(dǎo)管底口的混凝土拌合物上升快。但埋入過(guò)深，混凝土在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)不暢，宜造成堵管事故，因此最佳埋入深度宜控制在2 m～6 m。3)中途因故停電或機(jī)械故障混凝土供應(yīng)中斷停灌時(shí)，后方生產(chǎn)速度放慢。灌注樁內(nèi)水封導(dǎo)管每隔一段時(shí)間垂直升降。攪拌車內(nèi)若有混凝土應(yīng)緩慢攪拌，必要時(shí)可加適量緩凝劑。

5 灌注樁水下高性能混凝土拌合物施工過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題的原因分析及解決方法

5.1 拌合物坍落度經(jīng)時(shí)損失大，無(wú)流動(dòng)性

原因:外加劑的減水組分發(fā)生變化或池中外加劑較少，為沉淀的早強(qiáng)組分;水泥成分發(fā)生變化或水泥出場(chǎng)溫度過(guò)高;細(xì)骨料含泥量大，影響了聚羧酸系外加劑效能的發(fā)揮;粗骨料吸水率較大，吸收了拌合物中部分水分或夏季環(huán)境溫度高，水分易蒸發(fā)。

解決方法:通過(guò)調(diào)整外加劑組分或其摻量;測(cè)量水泥的溫度，避免使用剛進(jìn)場(chǎng)的溫度偏高的新鮮水泥;查看原材料，避免使用料場(chǎng)底部含泥量偏高的細(xì)骨料;增加初始坍落度。

5.2 拌合物離析、泌水

原因:外加劑摻量偏大，氨基系減水劑飽和點(diǎn)明顯，超過(guò)了其飽和摻量;砂含水量不穩(wěn)定，使用了剛進(jìn)場(chǎng)的砂，用水量偏大;石子級(jí)配差，使大顆粒下沉，保水性下降。解決方法:尋找原材料和配合比條件下外加劑的飽和摻量，掌握不同類型減水劑的特性，降低其摻量;減少用水量，減小坍落度;優(yōu)化石子級(jí)配。

5.3 混凝土現(xiàn)場(chǎng)比出機(jī)坍落度大

原因:拌合時(shí)間不足，出機(jī)時(shí)外加劑效果還沒(méi)有發(fā)揮出來(lái);外加劑中緩凝組分過(guò)多或后期反應(yīng)較劇烈;配合比不合適，如砂率偏小、摻合料太多，導(dǎo)致后期泌水;混凝土罐中有存水。

解決方法:調(diào)整拌合時(shí)間;超前考慮，可通過(guò)試驗(yàn)室試配發(fā)現(xiàn)并予以調(diào)整，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制外加劑的摻量和用水量;調(diào)整配合比;在裝入混凝土前倒轉(zhuǎn)攪拌罐將水排干凈。

5.4 混凝土粘盤、粘導(dǎo)管壁現(xiàn)象嚴(yán)重

原因:拌合物流動(dòng)性過(guò)大，細(xì)集料下沉，粘聚性大;配比中漿體體積偏大，拌合物粘稠。解決方法:適度降低外加劑摻量;改善漿體包裹性能，降低漿集比(降低漿體量，增加骨料量)。

5.5 灌注不順堵管、混凝土頂升困難

原因:導(dǎo)管埋入過(guò)深;混凝土初凝時(shí)間短;導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度差減小，管外泥漿比重大，沉渣增多，超壓力降低，翻漿困難。

解決方法:測(cè)量導(dǎo)管的埋入深度，防止埋入過(guò)深;調(diào)整外加劑中緩凝組分，延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間;可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出沉淀土或增大導(dǎo)管提升高度，使灌注工作順利進(jìn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

橋梁灌注樁水下混凝土的施工控制是一個(gè)細(xì)致而嚴(yán)格的過(guò)程。原材料的選擇、進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)與驗(yàn)收是保證水下高性能混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)物所處的工作環(huán)境，進(jìn)行配合比的設(shè)計(jì)，配合比參數(shù)是耐久性控制的重點(diǎn)。混凝土生產(chǎn)過(guò)程及灌注過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決是確保樁基混凝土順利灌注的關(guān)鍵。

[1] 王華生，趙慧如.現(xiàn)代砼技術(shù)禁忌手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] TZ 210-2005，鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[S].

[3] 肖 眾.鉆孔灌注樁的施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究[J].山西建筑，2008，34(35):233-234.