趙飛歐

(上海市建筑構(gòu)件制品有限公司，上海200090)

1 工程概況

金山鐵路改建工程黃浦江特大橋主橋及引橋全長(zhǎng)3.5公里,主橋?yàn)?孔跨徑112米的簡(jiǎn)支鋼桁架雙線鐵路橋,全長(zhǎng)456米, 本項(xiàng)目為金山鐵路改建工程二標(biāo)段黃浦江特大橋，作為金山鐵路改建工程的組成部分，主要用于大橋受壓，為水工Ⅰ級(jí)建筑。要求混凝土抗壓強(qiáng)度級(jí)別不小于C30。施工采用固定泵泵送，水平泵送距離最長(zhǎng)處為400米。

2 工程難點(diǎn)

（1）本工程項(xiàng)目要求在最大水深8米，水流速度為1～2m/s之間的條件下進(jìn)行澆筑，由于是水下施工，對(duì)混凝土的抗離散性能有很高的要求。必須嚴(yán)格控制混凝土的配合比，坍落度過(guò)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象，使粗骨料相互擠壓阻塞導(dǎo)管；坍落度過(guò)小或澆筑時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使混凝土的初凝時(shí)間縮短，加大混凝土下落阻力而阻塞導(dǎo)管，都會(huì)導(dǎo)致卡管事故。如何選取合適的絮凝劑和配合比，最大限度保證混凝土在水下澆筑過(guò)程中的粘聚性能是本次工程的重點(diǎn)。

（2）水工建筑物由于自身的特點(diǎn),在施工過(guò)程中難免使用長(zhǎng)距離泵送混凝土，由于泵送管道過(guò)長(zhǎng)，混凝土與管道摩擦產(chǎn)生熱量，使混凝土溫度升高，初凝時(shí)間縮短導(dǎo)致堵泵現(xiàn)象。

（3）必須保證混凝土良好的流動(dòng)性和填充性以及優(yōu)異的混凝土坍落度保持能力，以此來(lái)保證混凝土的順利澆筑。當(dāng)澆筑時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，上部混凝土已接近初凝，混凝土的流動(dòng)性大大減小，造成混凝土澆筑極為困難，容易造成堵管，故需要盡可能提高混凝土澆筑速度[1]。

3 混凝土質(zhì)量目標(biāo)的確定

根據(jù)本工程對(duì)混凝土的質(zhì)量要求和工程特點(diǎn)，我們確定了所要配制的混凝土的質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表1。

4 原材料

4.1 水泥

選用安徽銅陵海螺牌P·O 42.5普通硅酸鹽水泥。28d抗折強(qiáng)度為7.8MPa，抗壓強(qiáng)度為53.0MPa。

4.2 細(xì)骨料

表1 混凝土質(zhì)量指標(biāo)

選用安徽廬江牌，Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為2.6，含泥量為0.5%，含水率為5.2%，泥塊含量為0.2%。

4.3 粗骨料

選用湖州金豐石場(chǎng)人工碎石，粒徑為5～25mm，含泥量為0.5%，針片狀含量為5.3%，泥塊含量為0.3%。

4.4 粉煤灰

選用上海家溪建材的Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度為16.6%，含水量為0.2%。

4.5 礦粉

選用恒昌牌S95型高爐?；V渣粉。

4.6 外加劑

JS水下抗分散劑，上海交通大學(xué)研制的JS系列混凝土絮凝劑。

5 混凝土試驗(yàn)和配合比優(yōu)化

5.1 混凝土試驗(yàn)

初步確定以下三個(gè)混凝土配合比進(jìn)行系列試驗(yàn)，主要考慮水膠比(0.46和0.42)和粉煤灰和礦粉摻合料的差異。配合比見(jiàn)表2。

表2 混凝土試配配合比 kg/m3

5.2 混凝土拌合物工作性

表3為混凝土拌合物工作性數(shù)據(jù)，由表可見(jiàn)：混凝土中由于礦物質(zhì)摻合料的作用，流動(dòng)性高。這是由摻合料自身特性決定的：顆粒極細(xì)，在混凝土中各組成材料形成連續(xù)級(jí)配的粒徑分布，減水作用，自身微觀形貌（滾珠狀），有利于增強(qiáng)混凝土流動(dòng)性。所以選擇配比C既滿(mǎn)足工程要求又經(jīng)濟(jì)。

表3 混凝土拌合物工作性

5.3 混凝土抗壓強(qiáng)度

由試驗(yàn)測(cè)得的混凝土抗壓強(qiáng)度表4可見(jiàn)。

表4 混凝土抗壓強(qiáng)度

由試驗(yàn)表4可見(jiàn)，礦物摻合料有助于混凝土后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)，純水泥混凝土的一個(gè)主要特點(diǎn)就是早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢。從泵送性能和經(jīng)濟(jì)性考慮選用配比C。

5.4 不同成型條件下混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)

為確定本工程的最佳澆筑環(huán)境，采用配合比C試配的混凝土在三種不同成型條件下進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

為了進(jìn)一步探究其他儲(chǔ)存方式下脂肪酸種類(lèi)和脂肪酸含量變化，對(duì)每種樣品進(jìn)行了GC-MS分析。通過(guò)分析比較，5種儲(chǔ)存方式的脂肪酸種類(lèi)變化不大，主要區(qū)別為C18∶3、C18∶2、C18∶1含量，詳見(jiàn)表2和表3。

從表5可以看出，在水下環(huán)境澆筑中，混凝土的強(qiáng)度比在空氣中略低，但硬化后混凝土的強(qiáng)度仍能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在水中有導(dǎo)管條件下澆筑比水中無(wú)導(dǎo)管條件能夠更好的防止混凝土的離散。

綜合上述試驗(yàn)，最終配合比確定水膠比為表2確定的配合比C，坍落度為200±30mm,砂率控制在38%～42%之間，礦物摻合料采用復(fù)摻法，粉煤灰摻為10%，?；郀t礦渣粉摻量為10%。

6 水下不分散混凝土的工程應(yīng)用

表5 不同的澆筑條件

6.1 運(yùn)輸

水下不分散混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)始終保持混凝土攪拌車(chē)攪拌筒低速旋轉(zhuǎn)，以保持混凝土的工作性。由于是長(zhǎng)泵送距離混凝土，對(duì)混凝土泵送性能有較高要求，運(yùn)輸時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制在1小時(shí)以?xún)?nèi)。

6.2 泵送和澆筑

6.2.1 澆筑方法

水下不分散混凝土的澆筑方法一般采用導(dǎo)管法、泵送法和開(kāi)底容器法。依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，本次施工最終采用了導(dǎo)管法進(jìn)行施工。長(zhǎng)距離泵送中為防止混凝土堵泵，采用的導(dǎo)管按標(biāo)準(zhǔn)須達(dá)到粗骨料最大直徑的8倍，依據(jù)本次施工選用了200mm直徑的導(dǎo)管。

6.2.2 澆筑

水下不分散混凝土的澆筑必須采取連續(xù)澆筑，在開(kāi)始澆筑時(shí)，先將導(dǎo)管灌滿(mǎn)混凝土，而后再打開(kāi)底蓋或讓滑塞滑出導(dǎo)管。避免管內(nèi)充水后，混凝土在水中落差增大，降低混凝土的強(qiáng)度。在澆筑過(guò)程中混凝土應(yīng)連續(xù)不斷的供給裝料斗，使導(dǎo)管內(nèi)經(jīng)常充滿(mǎn)混凝土，以防止水流反竄。若施工過(guò)程中不得不停頓時(shí)，續(xù)澆的時(shí)間不得超過(guò)水下不分散混凝土的初凝時(shí)間。

6.3 質(zhì)量控制和管理

（1）混凝土生產(chǎn)中，絮凝劑必須采用先與粉狀材料干拌再整體混合的順序投料，混凝土攪拌時(shí)間控制為3min。

表6 實(shí)際生產(chǎn)混凝土檢測(cè)結(jié)果

（2） 在澆筑前先進(jìn)行護(hù)坦面清淤作業(yè)，對(duì)江泥采用抓斗挖除，以保證護(hù)坦面干凈無(wú)雜物，無(wú)浮泥和碎渣，確保新澆筑的混凝土與護(hù)坦面粘結(jié)良好。清淤后由現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行隱蔽性工程驗(yàn)收[2]。

（3）混凝土供應(yīng)應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)派人協(xié)調(diào)和GPS實(shí)時(shí)監(jiān)控相結(jié)合的控制方式，確?；炷猎?h泵送完畢。

（4）混凝土在澆筑后，由于混凝土的表面平整度與澆筑點(diǎn)的分布和密度有很大關(guān)系，在施工過(guò)程中，根據(jù)混凝土的流動(dòng)度來(lái)確定澆筑的分布，混凝土的澆筑原則是寧高勿低，待混凝土表面沉實(shí)后和自流平停止后，有專(zhuān)人進(jìn)行水下檢測(cè)，看是否有漏澆現(xiàn)象。

6.4 實(shí)際工程質(zhì)量

按上述措施，2010年6月15日開(kāi)始澆筑該工程水下不分散混凝土，共澆筑三次，總計(jì)894m3。對(duì)澆筑中的混凝土進(jìn)行取樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

按統(tǒng)計(jì)方法GB/T50107-2010規(guī)定對(duì)56d強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定，強(qiáng)度平均值為46.4MPa，強(qiáng)度最小值為44.9MPa，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差為1.39N/mm2。按C30強(qiáng)度要求時(shí)mfcu-λ 1Sfcu=43.5＞fcu,k=30.0；fcu,min=44.9＞λ2fcu,k=27.0符合C30強(qiáng)度要求。按C40強(qiáng)度要求評(píng)定時(shí)mfcu-λ 1Sfcu=43.5＞fcu,k=40.0；fcu,min=44.9＞λ2fcu,k=36.0符合C40強(qiáng)度要求。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，三次澆筑的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。整個(gè)澆筑過(guò)程中供料順暢，凝結(jié)時(shí)間符合設(shè)計(jì)要求,未發(fā)生堵泵現(xiàn)象。

7 結(jié)論

（1）混凝土中摻加絮凝劑后，能夠明顯提高混凝土在水中的抗離散性。

（2）與傳統(tǒng)的水下普通混凝土施工技術(shù)相比，水下不分散混凝土施工新技術(shù)可簡(jiǎn)化施工工藝、縮短工期、降低工程成本、確保工程質(zhì)量。

（3）通過(guò)采取上述施工步驟后，30天后觀察采樣所得結(jié)果：混凝土密實(shí)、骨料分布均勻、且混凝土抗壓強(qiáng)度均達(dá)到或超過(guò)了預(yù)設(shè)值，相關(guān)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，可以為類(lèi)似工程提供借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

[1]張長(zhǎng)民,周偉,丁新龍,馮士明,許海彬.水下不分散混凝土的性能特點(diǎn)及其在水利工程中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù),2000（31）：26-28

[2]陳立明,馮微,鐘少全,陳秋聲.水下不分散混凝土施工技術(shù)應(yīng)用[J].廣東水利水電,2001（5）：74-77