江桂華（興寧市塔牌混凝土有限公司）

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水下混凝土設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制措施

江桂華
（興寧市塔牌混凝土有限公司）

【摘要】簡(jiǎn)要闡述了水下混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)需注意的幾個(gè)關(guān)鍵因素，并給出了水下混凝土性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)；根據(jù)工程常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)施工和澆筑過(guò)程中的質(zhì)量控制措施進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】水下混凝土；配合比設(shè)計(jì)；質(zhì)量控制

1　引言

隨著建設(shè)工程技術(shù)的發(fā)展，水下混凝土因其施工進(jìn)度快、易滿足承載力需要以及工程造價(jià)低等特點(diǎn)，越來(lái)越多地使用于公路橋梁、房建樁基礎(chǔ)和地鐵工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中［1-4］，施工工藝也不斷成熟，逐漸形成一個(gè)專門的體系。

水下混凝土是指在地面拌制而在水下環(huán)境中灌注和硬化的混凝土，由于在水環(huán)境中灌注混凝土?xí)艿剿慕n、擾動(dòng)和稀釋的影響，混凝土拌合物的和易性要求較高［5］。對(duì)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，以及加強(qiáng)澆筑過(guò)程中的管理，是保障隱蔽施工環(huán)境水下結(jié)構(gòu)質(zhì)量良好的關(guān)鍵。本文將結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要探討水下混凝土的設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制措施。

2　混凝土配合比設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)的思路

膠凝材料：在進(jìn)行水下混凝土設(shè)計(jì)時(shí)，為滿足水下環(huán)境結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，一般提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，膠凝材料用量也較高；從經(jīng)濟(jì)性和工作性兩方面考慮，礦物摻和料是不可或缺的，可采用礦粉與粉煤灰雙摻，或單獨(dú)使用粉煤灰來(lái)改善水下混凝土的流動(dòng)性，以及方量較大時(shí)水下結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂問(wèn)題［6］。

水膠比：普通混凝土從業(yè)人員對(duì)水下混凝土存在一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為水下混凝土即用水量較大，實(shí)際上進(jìn)行水下混凝土設(shè)計(jì)時(shí)水膠比應(yīng)盡可能小，才能保障水下混凝土的粘聚性良好；可通過(guò)使用高效聚羧酸減水劑和優(yōu)化級(jí)配來(lái)實(shí)現(xiàn)，而非一味地增加用水量來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)塌落度。以C35水下混凝土為例，水膠比宜控制在0.39～0.41范圍。

砂率：由于水下混凝土的特殊環(huán)境，使得水下混凝土砂率選用要較普通泵送混凝土大，以C35水下混凝土為例，砂率宜控制在42.5%～45%范圍，具體以砂的細(xì)度來(lái)選擇。通過(guò)提高砂率，使得混凝土的粘聚性增大，減少混凝土在水下環(huán)境漿體的流失；并改善流動(dòng)性能，依靠砂漿的擴(kuò)展帶動(dòng)石子橫向擴(kuò)展，從而達(dá)到密實(shí)。

石子選用：在進(jìn)行水下混凝土設(shè)計(jì)時(shí)，石子的選擇也非常重要，在條件允許情況下優(yōu)先選用卵石，減少混凝土單方用水量；碎石粒徑應(yīng)適當(dāng)減小，最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管直徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，其中5～31.5mm的連續(xù)級(jí)配較為理想；若石子的級(jí)配不合適，混凝土和易性很難得以保障，特別是碎石粒徑較大且間斷級(jí)配，很容易泌水和離析。

減水劑：根據(jù)水下混凝土的澆筑部位可以對(duì)減水劑的凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，如澆筑支護(hù)樁、工程樁等鉆孔灌注樁時(shí)，由于所需混凝土方量較小，施工作業(yè)時(shí)間較短，混凝土凝結(jié)時(shí)間可適當(dāng)減短；在澆筑方量較大的地下連續(xù)墻時(shí)，由于整個(gè)澆筑時(shí)間較長(zhǎng)，考慮整副墻的完整性，可選用凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)的減水劑，對(duì)于混凝土的出廠控制和澆筑均有益處。

2.2混凝土性能評(píng)價(jià)

工作性能：水下混凝土要求具有非常好的和易性，包含流動(dòng)性、粘聚性和保水性三方面，不能僅僅通過(guò)測(cè)塌落度來(lái)主觀評(píng)價(jià)和易性好壞，混凝土的擴(kuò)展度、漿體的包裹性等都是需要關(guān)注的指標(biāo)。以C35水下混凝土為例，塌落度達(dá)到200mm，而擴(kuò)展度小于550mm時(shí)，混凝土的自流平性和填充性較弱，是無(wú)法保障混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性。

強(qiáng)度的測(cè)定：在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)參考水下不分散混凝土的評(píng)價(jià)指標(biāo)［7］，同時(shí)進(jìn)行水陸強(qiáng)度比和自然密實(shí)與振搗成型強(qiáng)度比，前者反應(yīng)了混凝土的抗分散性能，后者反應(yīng)了混凝土的自密實(shí)能力，當(dāng)兩者都較高時(shí)，水下混凝土的力學(xué)性能才得以保障，而非簡(jiǎn)單地測(cè)試28d試壓件強(qiáng)度。

水泥流失量：水泥流失量指標(biāo)對(duì)于水下混凝土是極為重要的，通過(guò)測(cè)定水泥流失量可直觀地反應(yīng)水下混凝土的粘聚性，為改善粘聚性可以在混凝土中摻加抗分散劑，提高混凝土的保水性和整體性。

3　澆筑過(guò)程質(zhì)量控制

3.1澆筑的連續(xù)性

車輛的連續(xù)性對(duì)于水下混凝土的澆筑特別重要，如澆筑水下鉆孔樁時(shí)前后間隔時(shí)間較長(zhǎng)，往往會(huì)造成斷樁的工程質(zhì)量事故；為保障貨物供應(yīng)的連續(xù)性，施工組織計(jì)劃要合理，如澆筑連續(xù)墻時(shí)一般在鋼筋下籠前1個(gè)小時(shí)報(bào)料，當(dāng)墻體方量較大時(shí)（大于100m3），至少到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)混凝土累計(jì)方量60m3時(shí)方可澆筑，并對(duì)澆筑方量進(jìn)行核算，合理地計(jì)劃尾數(shù)。

3.2導(dǎo)管的控制

灌注過(guò)程中要注意控制好導(dǎo)管的埋深，首批混凝土量必須滿足導(dǎo)管埋深不小于1.5m；若埋深不足，混凝土下灌后不能埋沒(méi)導(dǎo)管底口，會(huì)導(dǎo)致泥水從導(dǎo)管底口進(jìn)入。導(dǎo)管埋深可根據(jù)樁的實(shí)際長(zhǎng)度確定，一般控制在2～4m，每次提起管道時(shí)，都要控制在該深度左右，期間可安排專人現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量［8］。

3.3結(jié)塊的防范

在澆筑水下混凝土?xí)r，一定要注意混凝土中的結(jié)塊或大石塊等，以免堵塞導(dǎo)管，影響澆筑。一是要加強(qiáng)原材料的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)；二是加強(qiáng)車輛的管理，防止車輛鼓內(nèi)的結(jié)塊未清理干凈；三是在下料口設(shè)置柵欄，防止較大物塊落入導(dǎo)管。

3.4混凝土的和易性控制

混凝土澆筑前要檢測(cè)和易性，當(dāng)塌落度小于180mm時(shí)，應(yīng)先加外加劑進(jìn)行調(diào)整，否則流動(dòng)性不佳極易造成堵管質(zhì)量事故；當(dāng)混凝土存在離析現(xiàn)象時(shí)，更要拒絕使用，并及時(shí)通知商品混凝土廠家補(bǔ)料，以免發(fā)生塌孔等。

4　工程應(yīng)用效果

C35水下混凝土配合比如表1所示，出廠塌落度為220mm，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)塌落度為210mm，和易性良好，28d試件強(qiáng)度為45.7MPa。

表1　C35水下混凝土配合比

從澆筑的水下鉆孔灌注樁中隨機(jī)抽取1根，進(jìn)行超聲檢測(cè)，波形曲線如圖1所示，分析結(jié)果全為I類樁。

5　結(jié)論

水下混凝土的配合比設(shè)計(jì)要依據(jù)其使用特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，合理的膠材用量、水膠比、砂率和骨料級(jí)配是配制水下混凝土的關(guān)鍵指標(biāo)；檢測(cè)混凝土性能時(shí)需要考慮水下強(qiáng)度和自然密實(shí)強(qiáng)度，確保水下澆筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量合格。澆筑過(guò)程中的質(zhì)量管控措施對(duì)保障結(jié)構(gòu)的完整性非常重要?！?/p>

圖1　

【參考文獻(xiàn)】

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［3］沈其明，涂忠仁.混凝土連續(xù)墻在橋梁工程水下基礎(chǔ)圍堰中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2010，39（12）：50-52.

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［8］付祖良.鉆孔灌注樁水下混凝土灌注技術(shù)研究與應(yīng)用［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2006.