特种施工方法混凝土配合比设计现代配合比设计手册

1、 第五章 特种施工方法混凝土配合比设计第一节 隧道混凝土配合比设计隧道混凝土是指铁路、公路隧道仰圈、边墙、仰拱、隧底、水沟及电缆槽所用衬砌人造石材。除采用普通混凝土外，还可采用片石混凝土、水泥砂浆砌块石及钢筋混凝土。混凝土强度等指标应满足设计及施工要求。一、原材料的技术要求水泥一般混凝土采用普通硅酸盐水泥。抗冻性混凝土不宜采用火山灰质硅酸盐水泥；抗渗性混凝土不宜采用矿渣硅酸盐水泥。水泥应根据施工的具体条件合理选用。选择水泥标号时，一般为所配制混凝土标号的1.53.0倍；用于c20混凝土时一般为2.02.5倍，并不得低于32.5级，用于c30混凝土时可为1.22.0倍。有抗冻要求的混凝土所用的水

2、泥的标号在寒冷地区不低于32.5级；在严寒地区不宜低于52.5级；否则必须掺用塑性外加剂。砂子混凝土细集料一般采用天然砂，也可以利用经过试验和鉴定合格的炼铁高炉的水淬矿渣砂。采用特细砂时，应按特细砂混凝土有关规定施工。砂子的技术要求按有关规定选用。用矿渣砂代替河砂拌制混凝土，1m3混凝土能节约水泥1028kg，28d(fcu,28)的抗压强度一般能提高10%30%，90d(fcu,90)和130d(fcu,130)后期强度增长率也较高，但是矿渣砂拌制混凝土的和易性很差，抗渗性能也差，可用细度模数1.51.9的河砂与细度模数3.63.9的矿渣砂对半掺和成细度模数2.42.8的混合砂，既改善和易性

3、，又提高抗渗性。如掺用塑化剂，效果更好。石子混凝土粗集料常用坚硬的卵石和碎石，也可用隧道内试验合格经筛分所得的弃渣，碎石和卵石混合亦可使用。石子的技术要求如表5-1所示。石子的技术要求 表5-1项目卵石碎石空隙率(%)，不大于4545颗粒级配筛孔尺寸(mm)5最大粒径之半最大粒径5最大粒径之半最大粒径累计筛余(%)9010030600590100306005软弱颗粒含量(按质量%计)不大于10(5)边长35cm的立方体强度以岩石在饱和水状态下的抗压强度与混凝土设计强度之比(%)不小于15(20)并不得小于30mpa针片状颗粒含量(按质量%计)不大于1515含泥量(以冲洗法试验)(%)不大于2(

4、1)2(1)so3%不大于11石子耐久性(抗冻性、抗风化性)按硫酸钠法试验循环次数不少于(且其质量损失不超过10%)隧道衬砌暴露在空气中遭受湿气影响但不在吸水范围内的混凝土结构在严寒地区为7次，寒冷地区为5次，温暖地区不作规定注：1表中括号数字为有抗渗、抗冻及抗侵蚀性和c30混凝土的技术要求。2严禁石子中混有受过煅烧的白云石和石灰石粒块。混凝土粗集料应具有适当的颗粒级配。其最大颗粒尺寸不得超过结构截面最小尺寸的1/4,同时不得大于钢筋净距的3/4。对特殊要求的抗渗性、抗冻性和c30混凝土，应采用最佳的集料颗粒级配，可将粗集料按不同尺寸的颗粒适当分25级，并分别计算拌和，通过试验确定最佳级配率，

5、如表5-2。石料砌石圬工所用的石料，石质应为均匀一致、不易风化、无裂纹和表面剥落的坚硬岩石。片石、块石、粗凿石的抗压强度不低于40mpa为宜，其厚度不小于15cm。严寒地区和寒冷地区有渗水或受冻害的部位不宜用石砌体，必须使用时，石料的吸水率不大于1.5%，砂岩的软化系数在0.8以上。石子颗粒级配参考表 表5-2最大颗粒尺寸()分级的参考值(%)百分率合计52020404060608081004060801006045503535253525405545353525302020152030252015201520510100100100100水一般能供饮用的自来水或洁净自然水，均可使用。外加剂1

6、塑化剂常用的是木质磺酸钙或木质磺酸盐类的塑化剂。其掺量为水泥质量的0.1%0.3%，一般最佳剂量为0.2%左右。采用酸化废液效果较好；采用碱化废液时，混凝土强度降低较多，应减少掺量0.06%，并另加掺0.14%氯化钙，以控制混凝土强度降低。2引气剂常用热聚松脂皂、普通松质皂、石油磺酸、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠或脂肪醇硫酸钠作为引气剂。掺量一般为0.0075%0.015%，混凝土中含气量不超过表5-3规定。混凝土拌和物中最佳含气量 表5-3粗集料最大粒径(mm)混凝土拌和物中最佳含气量(%)2061405180413早强剂隧道衬砌为了提早拆模，承受外力或其他荷载需要，加快混凝土(砂浆)固结硬化过

7、程，提高早期强度，可掺用早强剂。氯化钙其掺用量为水泥质量的1%3%，三乙醇胺的掺量为水泥质量的0.05%0.10%。二者合用，效果更好一些。4速凝剂目前使用有“红星一型”及“711型”速凝剂。掺量一般为水泥质量的24%。5减水剂采用减水剂可以改善混凝土的抗渗性能，提高混凝土的密实度。如水泥用量不变，能提高混凝土或砂浆的强度。二、配合比设计设计步骤隧道混凝土配合比设计通常可按下述步骤进行。1确定水灰比和坍落度根据混凝土强度、耐久性和工作性的要求，选定混凝土的水灰比和坍落度。隧道混凝土的最大水灰比和坍落度参见表5-4。隧道混凝土的最大水灰比和坍落度 表5-4混凝土类别最大水灰比极限值坍落度(cm)

8、说明寒冷地区温暖地区机械捣固人工捣固混凝土受冻害0.550.651325混凝土掺引气剂不受冻害0.650.701325水灰比极限值半干硬混凝土0.400.4001可比表中值放大0.05钢筋混凝土配筋稀少0.550.651325c20及以下混凝土一般配筋0.650.703557可放宽水灰比0.05注：1凡维勃稠度(干硬度)指标在1035s(符合国家标准)且坍落度为01的混凝土为半干硬混凝土。2按表内说明掺用引气剂时，且是c20混凝土时，其水灰比的总限值，可能遭受冻害者不超过0.70；不受冻害者不超过0.75。2确定用水量根据粗细集料种类和粒径大小，以及对混凝土坍落度的要求，选定用水量如表5-5，

9、再经试拌予以调整。每立方米混凝土用水量参考表（单位：l） 表5-5粗细集料种类石子最大粒径()坍落度(cm)粗细集料种类石子最大粒径()坍落度(cm)01133557790113355779碎石中砂204080185175165190180170195185175200190180205195185卵石中砂204080175165155180170160185175165190180170195185175注：1使用细砂是用水量的需增10l；用粗砂时约减10l。2使用级配较差的粗集料或火山灰质水泥时需增加用水量。3使用塑化剂时，用水量可减10l。3计算水泥用量根据水灰比和选定的用水量，每立方米

10、混凝土的水泥用量可按下式计算：水泥用量=选定用水量/水灰比在隧道的主体工程上，每立方米混凝土的水泥用量在机械拌和时不宜少于200kg。4计算集灰比根据水灰比和水泥用量，计算混凝土的集灰比，如配合比1:ms0:mgo，则集灰比为1:(mso+mgo)。集灰比=2650/水泥用量(kg)-2.65水灰比-0.85如混凝土掺用引气剂时，则：集灰比=2520/水泥用量(kg)-2.65水灰比-0.85式中2.65为砂石的加权平均密度5选择砂率混凝土的适当砂率与粗集料种类及最大粒径、空隙率、砂子细度模数和水灰比等因素有关。混凝土砂率参考表 表5-6混凝土的水泥用量(kg/m3)粗集料最大粒径()混凝土的

11、水泥用量(kg/m3)粗集料最大粒径()204080204080碎石卵石碎石卵石碎石卵石碎石卵石碎石卵石碎石卵石20025030047454341434038403534383634363432350400413537333633323032283026注：1本表是根据水灰比0.65，砂子细度模数2.50，石子空隙率42%和机械捣固等条件制定。2水灰比每增减0.05时，砂率相应增减1%。3砂子细度模数每增减0.1%，砂率相应增减0.5%。4石子空隙率每增减1%，砂率相应增减2%。5人工捣固时，砂率增减2%。设计方法通常采用普通混凝土的设计方法，通过试验，选定满足隧道工程要求的配合比作为施工配合

12、比。三、高防水抗渗性混凝土的配合比设计对防水抗渗有较高要求的配合比应经试验决定，并需结合改善集料级配进行，必要时还可使用防水水泥或掺密实性外加剂。表5-7表5-9所示配合比及集料级配可供配合比设计参考。混凝土配合比参考表 表5-7施工部位密实度要求抗渗指标水灰比坍落度()含砂率(%)水泥品种1m3混凝土水泥用量(kg)拱圈高密实度p60.55344550普通或火山灰300边墙高密实度p60.50233545普通或火山灰280注：使用时应掺引气剂0.01%。集料级配 表5-8集料类别砂石筛孔尺寸()5.02.51.20.60.30.1520203030累计筛余(%)035357575100407

13、0609085100防水抗渗隧道混凝土配合比要求 表5-9施工部位密实度要求抗渗指标水灰比坍落度()含砂率(%)水泥品种1m3混凝土水泥用量(kg)拱圈高密实度p60.55344550普通或火山灰300边墙高密实度p60.50233545普通或火山灰280注：使用时应掺引气剂0.01%。第二节 道路混凝土配合比设计道路混凝土是指道路路面浇筑的混凝土，通常制成混凝土板。这种以混凝土板作为面层的路面叫道路混凝土路面。水泥混凝土路面根据混凝土板的结构与所使用的机械，可分为普通混凝土路面、连续配筋混凝土路面、预应力混凝土路面及钢筋混凝土板等。一、原材料的技术要求水泥配制道路混凝土所用的普通硅酸盐水泥、

14、矿渣水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰水泥应符合国家现行水泥标准的规定。通常用普通硅酸盐水泥或道路硅酸盐水泥。需要早期强度高或冬季施工时，可选用早强水泥。粉煤灰水泥在冬期施工时由于早期强度低，必须充分养生，所以在选用时必须结合工期、施工时时间及施工方法综合考虑。细集料细集料中粗细颗粒级配应当良好。用颗粒大小一致的细集料或细颗粒多的细集料拌制所需稠度的混凝土时，需要的单位体积用水量多。反之，粗颗粒过多，混凝土粗糙泌水，且表面抹压困难。细集料的级配如表5-10所示。 表5-10筛孔公称尺寸()通过筛孔的质量百分率(%)筛孔公称尺寸()通过筛孔的质量百分率(%)10.05.002.501.2510090

15、100659535650.6300.3150.1601530520010粗集料为了得到质量均匀的混凝土板，并且取得良好的施工性能，粗集料的最大粒径最好在40以下。粗集料的最大粒径过大，虽单位体积用水量减少，但使确定降低。要制作经济质量高的混凝土，必须保证集料颗粒的合理级配，如表2-10所示。外加剂在道路混凝土的施工中常应用某些外加剂，所以在工程中应根据外加剂的性能，合理应用。在夏季施工，为保证捣实及表面修整所需时间，最好用质量好的缓凝剂。冬季施工时，为加速混凝土硬化并保证混凝土性能，以掺加速凝剂和抗冻外加剂为宜。用膨胀剂时，因膨胀受各种因素的影响，应认真试验后再用。混凝土着色剂用量，应在水泥质

16、量的5%以下，为取得所需的颜色，可用耐碱性及气候稳定性好的无机质颜料。用作着色剂的材料有铅丹、氧化铁、铁黑、氧化铬等。搅拌混凝土所用的水中，不应含有影响混凝土质量的油、酸、盐类、有机物等有害物质。海水不能作为搅拌混凝土用水。养生用水不能含有油、酸、盐类等混凝土表面有害的物质。二、配合比设计设计步骤道路混凝土配合比设计通常可按下述步骤进行，表5-11所列配合比可供参考。1确定拌和物稠度混凝土应具有与铺路机械相适应的稠度，以保证施工的要求。施工中混凝土的稠度标准，以坍落度为2.5，或维勃稠度为30s为宜。在搅拌设备离现场较远时，或者在夏季施工，坍落度会逐渐降低，对此应予以注意。2确定单位粗集料体积

17、单位粗集料体积，应当在所要求的稠度及易修整性的允许范围内，达到最小单位用水量。过去用砂率的配合比参考表中，如果粗集料的最大尺寸、单位水泥用量、单位用水量、空气量及稠度等有变化，必须对砂率进行修正，而用单位粗集料体积表示混凝土配合比时则无此必要。配合比参考表 表5-11此表适用于细度模数mk=2.8的细集料,坍落度约2.5,用优质减水剂,空气量为4%,刚由搅拌机卸出时的混凝土粗集料最大尺寸()卵石混凝土碎石混凝土单位粗集料体积单位用水量(kg)单位粗集料体积单位用水量(kg)400.761150.731303012013520125140与上述条件不同时的修正条件的变化单位粗集料体积单位用水量对

18、于细集料的mk增减单位粗集料体积=上述单位粗集料体积(1.37-0.133mk)不修正对于坍落度增减10s不修正2，5对于空气量增减1%2，5注：在卵石中掺加碎石时的单位用水量及单位粗集料体积，可按上表数值按直线变化求得。2因单位用水量与固结系数的关系是1g(固定系数)单位用水量呈直线关系，每10s固结系数单位用水量的变化是：固结系数30s(坍落度2.5)时，是2.5；固结系数50s时是1.5，固结系数80s时是1。3坍落度8时的单位用水量将上表数值增加10。4单位用水量与坍落度有关，每1坍落度的单位用水量的变化是：8时是1.5；坍落度5时是2；坍落度2.5时是4；坍落度1时是7。5随着细集料

19、的mk增减，单位粗集料体积的修正用细集料的mk在2.23.3范围时适用的公式表示。3确定单位用水量单位用水量根据粗集料的最大尺寸、集料级配及其形状、单位粗集料体积、稠度、外加剂的种类，混凝土温度等而不同；由于运输时间内坍落度降低，所以必须以所用材料进行试验而定。单位用水量定为150以下，因为单位用水量增加会影响混凝土的可修整性，并使混凝土的收缩增大而产生早期裂缝。4确定单位水泥用量单位水泥用量应根据要求的混凝土的质量决定，其标准用量为280350。按强度的质量决定单位水泥用量时，必须根据抗折试验结果。如根据耐久性决定单位水泥用量时，水灰比可参考表5-12。由耐久性决定的最大水灰比 表5-12环

20、境条件水灰比(%)特别恶劣的气候，长期冻结，反复干湿或冻融时有时无发生冻融情况45或50单位水泥用量根据配合比设计的试验结果决定，当超过标准很多时，应对使用的材料尤其是集料质量、配合比设计的基本资料及试验结果进行研究后，再决定单位水泥用量。单位水泥用量多，不仅不经济，而且容易产生塑性裂缝、温度裂缝，所以在满足所要求质量的条件下应尽量减少水泥用量。5确定单位外加剂量单位外加剂根据所要求的混凝土的质量决定。配合比设计方法1首先用配合比参考表，或者根据过去的经验资料，假定能够得到符合设计条件及施工条件的混凝土配合比。2用按上述所定的配合比进行试搅拌，研究稠度及空气量是否合适，再根据不同配合比的几种混

21、凝土的强度试验结果及其耐久性决定配合比中的水灰比，对上述假定的配合比进行修正，并且也要对粗细集料的比例进行分析。3考虑搅拌机的性能以及运送过程中稠度及空气量的变化，再对上步中所定的配合比进行修正得到标准配合比，结合实际施工情况，不断加以修正。三、配合比设计实例设计条件混凝土板厚25，用机械施工，设计标准抗折强度采用4.5mpa。配合比设计确定应降低与标准强度的概率不大于20%。使用材料有：普通硅酸盐水泥、河砂、碎石(最大尺寸40)、减水剂(水泥用量的0.25%)。混凝土质量：配制强度5.2mpa(4.5mpa1.15)，浇筑现场坍落度2.5，搅拌站坍落度4.0；空气量：浇筑现场4%，搅拌站5%

22、。使用材料质量，如表5-13。配合比设计用材料质量 表5-13材料名称种类密度(/m3)吸水量(%)单位体积质量(/m3)水泥细集料粗集料普通硅酸盐水泥河砂碎石3.152.632,651.80.81605试搅拌用混凝土的配合比1水灰比水灰比根据过去的资料或经验公式求得。若灰水比与强度关系为fcu,0=15.6+14.0(c/w)，则相当配制强度为5.2mpa时的灰水比为2.60(水灰比38.5%)。2单位粗集料体积及单位用水量，如表5-14所示。单位粗集料体积及单位用水量 表5-14项目单位粗集料体积单位用水量(kg)0.73130因细集料细度模数不同的修正0.73(1.370.1332.87

23、)=0.7211303计算单位用量根据以上结果，为得到要求质量的混凝土，水灰比为38.5%，单位粗集料体积为0.72，单位用水量为130kg，空气量(ka)为4%，据此计算使用材料的单位用量如下：单位用水量(mw0)=130kg；单位用水量水泥用量(mc0)=130(1/0.385)338kg；单位粗集料重(mg0)=16050.721156kg；单位细集料重(ms0)=(1-338/3150-130/1000-1156/2650-0.04)2630=763kg；单位减水剂重(ma0)=3380.25%=0.845kg。试搅拌1单位粗集料体积、单位用水量及单位外加剂量，试拌结果如表5-15。2

24、水灰比用上述得到的单位用水量131及单位粗集料体积0.73，对于4种不同水灰比(w/c)的混凝土配合比，求出灰水比(c/w)与28d龄期的抗折强度的关系，如表5-16。此设计例中相当于配合比强度5.2mpa的灰水比为2.482.5(水灰比40%)，此值亦满足耐久性对水灰比的要求。决定标准配合比颗粒到运输中的变化，在搅拌坍落度为4，空气量为5%，单位用水量136.根据施工具体情况，进行反复调整，以得到适宜的配合比，见表5-17。试搅拌结果 表5-15搅拌次数单位粗集料体积固结系数(s)坍落度()空气量(%)水泥水细集料粗集料减水剂123338348341130134131753735748115

25、6115611560.8450.8700.8530.720.720.724332331.52.52.52.83.14.1备注单位用量去空气量为4%试验结果 表5-16灰水比水灰比(%)坍落度()空气量(%)单位粗集料体积单位用量(kg/m3)28的抗折强度水水泥细集料粗集料减水剂第一次第二次x均x1xx1x2.1047.62.54.10.7313127578711720.6875(0.5%)45.148.546.246.643.142.341.242.244.42.3542.62.54.10.7313130876011720.770 (0.5%)52.250.248.450.248.849.1

26、47.348.449.32.6038.52.03.90.7313134173211720.8525(0.5%)56.855.054.155.355.354.154.254.554.92.8535.12.04.00.7313137370611720.9325(0.5%)59.255.856.057.062.061.859.361.059.0备注单位空气量取4%标准配合比 表5-17粗集料最大尺寸()坍落度标准值(cm)空气标准值(%)水灰比w/c(%)单位粗集料体积单位用量(kg/m3)水水泥细集料粗集料外加剂40搅拌站现场搅拌站现场400.7313634072011720.8425(0.5%)

27、4.02.55.04.0备注1设计标准抗折强度4.5mpa。2配制强度5.2mpa。3水泥种类为普通硅酸盐水泥。4细集料细度模数2.87。5粗集料种类为碎石。6粗集料空隙率39.4%。6外加剂是减水剂。7运输时间为30min,施工期间为810月。第三节 压力灌浆混凝土配合比设计压力灌浆混凝土又称预填集料混凝土，是混凝土分部浇灌法之一。它先以最优中断级配(间断级配)的粗集料填入模板内，然后用砂浆输送泵，将流动度大，稠度好的砂浆，挤满粗集料之间的空隙，经过一段时间养护，制成密实的混凝土。压力灌浆混凝土具有需用设备少，浇灌快，节省水泥，便于利用细砂，抗拉强度及钢筋粘结强度高的优点；但有施工工艺较复杂

28、，需要适合现场工作面分散的流动压浆设备，混凝土的早期强度低，弹性模量低的缺点，适用于大体积混凝土工程如基础、挡土墙及桥台。我国武钢、包钢、石钢和北京工人体育馆曾用以灌筑高炉、平炉基础及桥台。一、原材料的技术要求水泥压浆混凝土所用的水泥应符合国家标准gb 175-1999和gb 1344-1999的规定。要求泌水性小，收缩性小，最好用普通硅酸盐水泥。石子除应符合混凝土对石子(粗集料)的技术要求外，且最小粒径2，最大粒径构件断面，dmax30，使用前须洗干净。砂除应符合混凝土对砂(细集料)的技术要求外，且最大粒径2.5，细度模数应在1.22.0的范围内。掺和料最常用的掺和料是火山灰质混合材料和粒状

29、高炉矿渣等，其中以粉煤灰应用最广。粉煤灰的要求应符合下列规定：1细度：细度越细越好，要求通过4900孔/2筛的筛余量不超过15%。含水率不超过3%。2对化学成分的要求：sio340%，al2o315%，so33%，mgo33%，烧失量202225三、配合比设计1根据石子实际最小粒径，查表5-18得出砂浆流动度。2根据fcu,28，掺灰比d/c(掺和料：水泥)用图查得s/c(砂灰比)。3求水胶比w/(c+d)(表5-19)。4根据砂浆配合比，确定塑化剂(0.2%)及铝粉(万分之0.7或万分之1)。5根据下式计算砂浆需用量vm:vm=kpg式中：k砂浆包裹石子表面，冲刷管子和横板渗浆等砂浆耗用系数

30、1.051.10pg石子空隙率(%)灌浆混凝土水胶比选择 表5-19d/cs/c1.501.752.002.252.502.753.000.50.40.30.560.530.550.580.560.550.60.60.60.620.630.640.650.660.670.680.690.700.710.720.736每方砂浆水泥用量按下式计算：塑化剂mss=0.2%(mco+mdo) 铝粉mal=(0.7-1)(mco+mdo)/10000式中：mco水泥用量(kg/m3)mdo掺和料用量(kg/m3)mso砂子用量(kg/m3)mwo水的用量(kg/m3)mss塑化剂(kg/m3)mal铝粉

31、用量(kg/m3)第四节 水下浇筑混凝土配合比设计一、拌和物的基本要求在干地拌制而在水环境中(淡水、海水、泥浆水)浇筑和硬化的混凝土叫做水下浇筑混凝土。为满足浇筑要求，水下浇筑混凝土的方法分为两类，一是在水上拌制混凝土拌和物，进行水下浇筑，如导管法等；二是水上拌制胶凝材料，进行水下预填集料的压力灌浆。从施工条件看，水下浇筑混凝土，比陆上干地浇筑混凝土困难得多，有些工作要克服水环境带来的水压、流速、黑暗、缺氧、涌浪等一系列的困难。若采用隔水施工方法，混凝土拌和物(或胶凝材料)进入浇筑仓面直至浇灌地点以前，避免与环境水接触，进入浇灌地点以后，也要尽量减少与水接触，尽可能使与水接触的混凝土始终为同一

32、部分。浇筑过程宜不间断进行。直至达到一次浇灌所需高度或出水面为止，以减少环境水的不利影响和凝固后清除强度不符合要求的混凝土部分。对已浇筑的混凝土不宜搅动，让它逐渐密实凝固硬化，产生强度。水下浇筑混凝土拌和物应具备如下的要求：有较好的稠度混凝土拌和物的稠度表现在流动性、粘聚性和保水性三方面。流动性系指混凝土拌和物在本身自重作用下，自行流动的性能。粘聚性是反映混凝土拌和物的抗离析性能。保水性指混凝土保持水分不易析出的能力。水下混凝土一般不采用振动密实，是依靠自重(或压力)和流动性摊平与密实。若流动性差，就会在混凝土中形成蜂窝和空洞，严重影响混凝土的质量。除此，水下浇筑混凝土多通过各种管道进行输送和

33、浇筑，流动性差也容易造成堵管事故，给施工带来困难。因此，要求水下浇筑混凝土，应有较大的流动性。但过大的坍落度，不仅浪费水泥和增加灰浆量，当采用导管法、泵送法施工时，易造成开浇阶段下注过快而影响管口脱空和返水事故。根据水下浇筑混凝土浇筑方法的不同，对其混凝土拌和物的流动性要求如表5-20。在钢筋密集部位浇筑水下混凝土时，其坍落度应比表中数字增加23，在泥浆中浇筑宜增减12.结合工程实况系采用导管法，不振捣、导管直径250，而又在泥浆中浇筑，故坍落度确定为180220.这个值也是施工单位提出的技术要求。浇筑方法对混凝土拌和物流动性的要求 表5-20水下混凝土浇筑方法导管法混凝土泵送倾注法开底容器法

34、装袋叠置法无振捣振捣捣动推进自然推进导管直径200250导管直径300坍落度()1820151814161215591015101658满足强度要求，又保持高的流动性，往往就需要提高单位用水量，但是会增加混凝土拌和物产生离析和损失流动性的倾向。为有高的流动性，又能保持稳定性，可采取增加砂的含量，利用其他细颗粒的材料，掺入减水剂、引气剂等措施。具有良好的流动性保持能力要求运输1小时达到工地的坍落度不小于18。较小的泌水率试验表明，泌水率1.2%1.8%的混凝土拌和物，具有较好的粘聚性。实际施工时，要求2h内析出的水分不大于混凝土体积的1.5%。有较大的表观密度水下浇筑混凝土，是靠自重排开仓面的环

35、境水或泥浆进行摊平和密实，因此要求其表观密度不小于2100kg/m3。二、原材料的技术要求水下灌筑混凝土的基本成分是水泥、集料和水。通过水泥与水产生水化物的胶凝作用，把砂石集料胶结成一整体。混凝土中的集料分粗集料(粒径大于5mm的卵石、碎石、块石)及细集料(砂)料，一般不与水泥浆起化学反应，而是构成混凝土的骨架，减少混凝土由于水泥硬化引起的收缩。为了节省水泥和改善水下灌筑混凝土的技术性能，常掺用一些掺和料(混合材)。为了减少水下灌筑混凝土拌和物的需水量和水泥用量，改善稠度，以及提高水下混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀性能，在配制混凝土时，加入少量的有机表面活性外加剂。对原材料的质量要求与工程性质有关

36、。一般说，在干地浇筑混凝土对原材料的技术性能要求，对水下混凝土也应满足。由于水下施工的特殊环境，还要满足一些其他要求，才能得到符合要求的水下混凝土。水泥1水泥品种用于拌制水下浇筑混凝土的水泥品种，根据水下混凝土结构的运用条件及环境水的侵蚀性参考表5-21。用于拌制水下压浆混凝土浆液的水泥品种主要根据施工要求，参考结构运行条件选择。为保证水下压浆顺利和混凝土质量，宜尽量选用颗粒细、泌水率小、收缩性小的水泥品种(如普通水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥)。矿渣硅酸盐水泥制备的水泥砂浆泌水严重，在运输途中，砂易沉淀离析，只宜用于拌制水泥净浆。2水泥质量不宜使用出厂已超过3个月及受潮结块的水泥。对于次要的临

37、时建筑，可允许使用贮存时间超过3个月的水泥，但要重新鉴定强度。若使用数量少，可筛除其中已结块的水泥，按表5-22降低强度等级使用。采用水泥的体积安定性必须合格。不同水泥品种制备的水下混凝土性能 表5-21水泥品种硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥硅酸盐水泥大坝水泥矿渣硅酸盐大坝水泥强度增长率早期较大较小最小次大较小后期较小最大较大次大最大抗磨损较好较差较差好抗冻较好较差最差好抗渗较好较差较差抗蚀抗溶出性较差较好好较好抗硫酸盐较差较好最好好好抗碳酸性较好较差较差抗一般酸性较差较好一般抗镁化性较好较差较差防止碱集料膨胀较有利最有利有利有利混凝土和易性次好较差好较差混凝土泌水性大较小大说

38、明可用于具有一般要求的水下混凝土工程，不宜在海水中使用不适于水下压浆混凝土可用于具有一般要求及有侵蚀性的海水、矿物水、工业废水中的水下混凝土，不宜低温施工适用于溢流面、水位变动区及要求抗冻、耐磨部位适用于大体积结构物，内部要求低热部位当采用导管法、泵压法、柔性管法浇筑大量水下混凝土时，为使浇筑导管能插入未硬化混凝土内一定深度，宜选择水泥初凝时间较长的品种。采用开底容器法，倾注粉及装袋选置法浇筑水下混凝土时，可控制水泥初凝时间不小于45min。水下压浆混凝土中的流态水泥砂浆在水环境中开始凝结时间比较长，一般水泥初凝时间可满足要求。不同贮存时间的水泥强度降低百分数 表5-22贮存时间(月)3612

39、18强度降低(%)102015302540约50细集料为了满足水下浇筑的流动性要求，水下混凝土拌和物的含砂率比较大，约40%47%左右。砂对混凝土性质的影响超过粗集料。选择合适的砂子是浇出质量好、成本低的水下混凝土的前提之一。根据来源的不同，混凝土用砂分为河砂、海砂、山砂(风化砂)及人工砂4种。以河砂(特别是石英砂)最适于用作拌制水下混凝土的细集料。1允许有害杂质含量砂中常含有一些有害杂质，如：云母、硫化物、硫酸盐及其他盐类、有机物质、粘土、淤泥、尘屑等。为保证水下混凝土的质量，其有害杂质含量不超过表5-23的规定。砂的质量技术要求 表5-23项目指标备注天然砂中粘土、淤泥及细屑含量(%)其中

40、粘土含量(%)31不应含有粘土细粒包括粘土及粉粒云母含量(%)2.55干表观密度(t/m3)1.5空隙率(%)40轻物质含量(%)1硫化物及磷酸盐含量(以so3含量的%计)1有机物浅于标准色活性集料含量有活性集料时，应作专门论证2砂的粗细程度及颗粒级配为了保证施工质量，制成均匀密实的混凝土，拌制时须用足够的水泥浆将砂粒包裹，其润滑和胶结作用。砂粒间的空隙也必须用水泥浆填满。从节约水泥和满足水下施工的和易性要求出发，宜采用空隙率较小、总表面积也较小的砂子，也就是颗粒级配好、粗细程度适中的砂子。在工程中多用累计筛余及细度模数衡量砂的级配、粗细程度。施工实践证明，对于水下浇筑混凝土宜选用石英含量高、

41、颗粒浑圆、具有平滑筛分曲线的中砂(细度模数2.12.8之间)。最佳级配范围见表5-24。 表5-24筛孔尺寸()5.02.51.250.630.3150.16累计筛余率(%)水下浇筑混凝土水下压浆混凝土01501030020400104060154080905080901007095对于水下压浆混凝土拌制水泥砂浆的用砂，若砂的粒径较粗，易破坏砂浆的粘性，降低水泥砂浆的悬浮能力，引起分层离析，还阻碍水泥砂浆在预填集料空隙间的流动。因此，以采用颗粒浑圆的细砂为宜，细度模数在1.32.1范围(以1.61.9最佳)，平均粒径可大于0.35mm。砂的最大粒径考虑颗粒经过多孔截面的自由透过条件，对水下压浆

42、应满足：式中：dsmax砂的最大粒径(mm)dh预填集料的平均粒径(mm)dhmin预填集料的最小粒径(mm)粗集料用于灌筑水下混凝土的粗集料分为天然卵石、人工碎石及块石3种。块石指粒径大于80150的人工开挖石料，用作水下块石压浆混凝土的预填集料。对于水下浇筑混凝土，为保证混凝土拌和物的流动性，宜采用卵石。当需要增加水泥浆与集料的胶结力时，可以掺入20%25%碎石。在缺乏卵石情况下，采用碎石。采用碎石母岩应不低于混凝土设计强度的1.5倍(边长50立方体饱和含水状态时的极限抗压强度)，以与水泥胶结力较强的岩石为优。石料与水泥胶结力从大到小的顺序为石灰石、白云石、花岗岩、玄武岩、砂岩、石英岩。对

43、于水下压浆混凝土中的预填集料，在饱和含水情况下，火成岩、变质岩不应丧失干状态下强度10%以上，沉积岩不丧失30%以上。对位于海水中的水下压浆混凝土，不宜采用易被凿石早破坏的石灰岩、砂岩作为预填集料。1允许有害杂质含量粗集料中的有害杂质有粘土及淤泥、有机杂质、硫酸盐及硫化物、蛋白质及其他无定形硅石等活性集料。含量不应超过表5-25的规定。 表5-25项目指标备注含泥量(%)1不应有粘土团块硫化物及磷酸盐含量(以so3含量的%计)2.6干表观密度(t/m3)1.6空隙率(%)45吸水率(%)2.5对抗冻混凝土1.5冻融损失率(%)10对抗冻混凝土的要求针片状颗粒含量(%)15软弱颗粒含量(%)5活

44、性集料含量有活性集料时，应作专门论证粗集料的形状在水下压浆混凝土中显得不重要，即使是扁石、板石也能成功地压注。因此，对预填集料可以不限制片状颗粒含量。2颗粒级配在水下浇筑混凝土中，应使集料颗粒之间的空隙率尽可能小，以节省水泥。而在水下压浆混凝土中，如加压灌注时，亦应使集料颗粒间的空隙率尽可能小。但采取自流方式灌筑水泥砂浆是，要求有一定的空隙率，以保证浆液流通顺畅，形成均匀的水下压浆混凝土。石子的颗粒级配通过筛分试验确定，较好的级配如表5-26。碎石、卵石较好的级配范围 表5-26级配粒级()按质量计累计筛余(%)2.551020406080100连续粒级51052054095100951008

45、5100901009510001540707590001030650050单粒粒级520204040809510085100951000158010095100001070100030650100在水下浇筑混凝土中，为保证较好的稠度、运输及水下浇筑中不发生分层和离析现象，宜采用颗粒(尺寸)由大到小连续分级，每一级集料都占适当比例的连续级配组成具有平滑凸形的筛分曲线。水下压浆混凝土中的预填集料亦应采用连续级配。为保证可灌性，对自流灌筑的预填集料空隙率不宜小于35%。为了保证顺利灌筑和施工质量，对粗集料的最大、最小粒径应有一定限制。对于水下浇筑混凝土，粗集料允许最大粒径与浇筑方法及浇筑设备尺寸有关

46、，见表5-27。为保证混凝土拌和物能顺利穿过钢筋笼、网成为整体，在布置有钢筋笼、网结构中，粗集料最大粒径不能大于钢筋间距的1/4，为避免堵塞导管和浇筑设备，采用的最粗级集料不允许超过最大粒径，最小粒径亦应控制在10%以内。 粗集料允许最大粒径 表5-27水下浇筑方法导管法泵送法倾注法开底容器法装袋法卵石碎石卵石碎石粗集料允许最大粒径导管直径1/4导管直径1/5浇筑管内径的1/3浇筑管内径的1/3.56060视袋大小而定粗集料粒径愈大，需湿滑的比表面愈小。对于水泥用量不大的混凝土，在一定水泥用量及稠度要求下，采用较大粒径的粗集料可以减少用水量，从而降低水灰比，提高混凝土的强度。但当最大粒径超过4

47、0以后，试验表明，由于减少用水量获得强度提高，却被较小的粘结面积及较大粒径集料造成的混凝土不连续性的影响所抵消。当水泥用量超过280kg/m3时，更为明显。每立方米水下混凝土的水泥用量一般都超过300kg，用大集料对混凝土强度没有什么好处。因此，常用一级配(520)和二级配(520mm、2040)。我国西南某围堰工程采用二级配水下混凝土。当粒径520mm占30%，2040mm占70%时，常产生堵管现象，改为分别占40%和60%后，浇筑顺利。由此可见，粗集料级配对水下施工质量有很大影响，不宜采用未经筛分的混合级配。对于水下压浆混凝土，粗集料的最大粒径取决于结构物的大小，且应便于预填集料施工。在大

48、断面中，可以不控制粗集料的最大粒径，按便于施工选择粒径(若布置有钢筋，为保证预填集料能透过钢筋网互相啮合，则不宜超过钢筋间距的1/2)。在小断面中，预填集料粒径不得大于结构物最小尺寸的1/4。预填集料的最小粒径控制为砂子最大粒径的810倍以上，不宜小于2030，且小于40的集料也不宜小于10%。若要求高强度压注水泥砂浆，粗集料最小粒径不宜小于40。4拌和水及环境水混凝土中的拌和水直接影响水下混凝土的质量。环境水则影响浇筑方法、水下混凝土的硬化条件及耐久性。1拌和水用于拌制水下混凝土的水不应含有影响水泥正常凝结、硬化的有害杂质，如油脂、糖类及含锌铅的盐类。因此不能使用含有石油或其他油类、有害杂质

49、的工业污水和沼泽水。一般饮用水、天然清洁水均可满足上述要求，可以不经试验使用。若天然矿化水的化学成分经化验符合表5-28的规定，也可拌制水下混凝土。由于海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对硬化水泥浆有腐蚀作用，并且会锈蚀钢筋。因此，不能用来拌制供建造钢筋混凝土结果的拌和物，更不能用于有可能受电流影响的钢筋混凝土结构。2环境水仓面环境水以清水为好。在浑水或泥浆中浇筑水下混凝土须采取一定隔离措施，以减少环境水的不利影响；为保证混凝土浇筑顺畅，仓面环境水预混凝土拌和物的密度差应在1.1以上。天然矿化水的化学成分规定 表5-28水的化学成分单位混凝土和水下钢筋混凝土水位变化区和水上钢筋混凝土总含盐量不超过硫酸根离子含量不超过氯离子含量不超过ph值不小于ml/lml/lml/l3500027003004500027003004注：当采用抗硫酸盐水泥是，水中so42-含量允许放宽到10000mg/l。由于仓内粘结水会严重污染预填集料，影响水泥浆与预填集料的胶结强度，因此不能在泥浆中采用水下压浆法形成压浆混凝土。环境水的水温不宜过低。水温低于7时，水下混凝