水下浇筑混凝土的配合比设计

水下浇筑混凝土的配合比设计【摘要】：水下浇筑混凝土因浇筑环境、浇筑方法的特殊性，其配合比设计也具有不同于普通混凝土配合比设计的一些方面。通过了解水下浇筑混凝土的特性，介绍水下浇筑混凝土配合比设计的方法，探讨配合比设计过程中需要注意的几个问题。【关键词】：水下；混凝土；配合比引言在陆地拌制而在水中浇筑和硬化的混凝土，叫做水下浇筑混凝土，简称水下混凝土。它广泛应用于钻孔灌注桩浇筑、沉井封底、地下连续墙浇筑、水中浇筑基础结构等。用这种方法施工，可以省去因造成陆地施工条件所必须进行的一系列工作，如基坑排水、基础防渗和施工围堰等，在某些情况下，甚至可能是能够采用的唯一施工方法。在水下浇筑混凝土，施工条件比较复杂，会受到环境水的浸渍、扰动和稀释，需要克服水环境带来的水压、流速、黑暗，缺氧、涌浪等一系列困难。为了减少和避免这些不利因素，不仅要求采用特殊的施工方法，对水下浇筑的混凝土拌合物也有特殊要求，用普通混凝土配合比设计的方法是不能完全满足要求的。本文拟在简要介绍水下浇筑混凝土配合比设计方法的同时，就其中的一些问题进行探讨。1水下浇筑混凝土拌合物的要求由于浇筑环境的特殊性，水下混凝土易产生下列问题：（1） 混凝土拌合物在水中浇筑时易离析，使水泥和骨料分离，造成混凝土不匀质，并使砂浆沫成层。（2） 浇筑工程不能直接观察，控制和调整混凝土质量有难度，不稳定因素较多。（3） 钢筋混凝土中，钢筋与混凝土粘结力降低。针对上述问题，在配合比设计时，应注意解决未凝结混凝土中水泥颗粒被水带走的问题。这就要求水下浇筑的混凝土拌合物具有以下特性：具有较好的和易性。在水下浇筑混凝土，多通过各种管道进行输送和浇筑，依靠自重（或压力）和流动性进行摊平和密实。若流动性差，会造成堵管，混凝土也容易形成蜂窝和空洞。但若流动性过大，不仅浪费水泥和增加砂浆量，且易造成开浇阶段下注过快而形成管口脱空和返水事故。根据水下混凝土浇筑方法的不同，对混凝土拌合物的流动性要求见表1水下混凝土浇筑方法对混凝土拌合物流动性的要求表1在钢筋密集部位，其坍落度应比上表增加20〜30mm，在泥浆中浇筑宜增加10〜20mm。具有良好的流动性保持能力。在混凝土拌合物的运输和浇筑过程中，应保持一定的流动性和均匀性，不产生分层离析，才能适用于水下浇筑。用导管法浇筑时，要求流动性保持能力不小于1h，当操作熟练、运距较近时，可不小于0.7h-0.8h。具有较小的泌水率。试验表明，泌水率1.2%-1.8%的混凝土拌合物，具有较好的粘聚性。施工中，要求2h内析出的水份不大于混凝土体积的1.5%。具有较大的表观密度。要求表观密度不小于2100kg/m3，松散密度小于1100kg/m3的轻骨料不能用于拌制水下混凝土。2水下浇筑混凝土配合比设计的原则由于水下混凝土施工和质量检查困难，又存在水环境的不利影响，设计高等级混凝土是不适宜的，设计强度等级宜在C25以内。混凝土配合比设计时，应符合节约水泥的原则。在施工条件许可范围内，尽可能降低用水量。3水下浇筑混凝土配合比设计的方法水下浇筑混凝土的配合比设计，可以采用按流动性设计或按强度设计的方法。3.1按流动性设计法按水下浇筑所必须的流动性要求，选择用水量；根据混凝土的试配强度，确定若干个水灰比。通过计算或试验资料绘制水灰比一一强度相关曲线。选择同时满足强度和水下施工要求的混凝土配合比。采用这种方法可以一次选择出适于水下浇筑混凝土的配合比。但由于满足水下浇筑要求的坍落度较大，引起试验的不便和需耗费较多试验水泥，所以主要用于计算法或重要工程试验。3.2按强度设计法按照设计要求的强度等级，根据不同水下浇筑方法确定试配强度。根据试配强度选择若干个水灰比，可按满足陆地塑性混凝土施工要求的用水量，通过计算或试验资料绘制水灰比一一强度相关曲线。选择水灰比和骨料级配。在维持确定的水灰比前提下，调整用水量和水泥用量，以满足水下浇筑对混凝土流动性的要求，消除水下浇筑对混凝土的不利影响。采用这种方法，试验时混凝土拌合物的坍落度适中，试验操作简易，可引用一般混凝土试验室都具有的陆地浇筑混凝土的试验资料，可以简化试验项目。4水下混凝土配合比设计需要注意的几个问题4.1试配强度混凝土具有非匀质性，水下混凝土的质量较普通混凝土更加不均匀，且不易控制。为了保证工程质量，强度保证率要求较高，同时还要考虑耐久性要求和水下浇筑方法的影响。在不利条件下生产质量可靠的混凝土，其水灰比应不小于0.50。不同浇筑方法的试配强度见表2：设计强度提高百分数表24.2水泥等级和用量用于浇筑水下混凝土的水泥强度等级不宜低干32.5级，不宜使用泌水大的矿渣水泥。由于水下施工要求采用的混凝土拌合物坍落度比较大，水泥用量也相应增加，在满足强度要求的情况下，水泥等级不应过高，宜为混凝土设计强度的2〜2.5倍。在水下混凝土中可有部分水泥析出，为保证强度和耐久性，一方面采用富配合比，同时尽可能降低水灰比，一般在50%以下。当精心施工时，有过这样的实例：即使单位水泥用量在300kg以下，混凝土强度能够达到20〜6OMPa，但粘着性降低，容易产生材料离析。因此一般用到370kg/m3以上，应根据实际情况进行增减。4.3砂率砂率大小对和易性影响很大，同时，混凝土的粘聚性也随细集料而变化，如用量过少显得粗糙，过大时流动性减小，所需单位用水量增加，混凝土容易离析。砂率可通过计算或按表3选择。水下混凝土砂率选择表34.4外加剂的使用在水下浇筑混凝土中，常掺入减水剂、加气剂、膨胀剂、早强剂等外加剂。特别是掺减水剂能显著降低用水量，提高混凝土密实性和强度，或者节约水泥，同时不增加或少增加含气量。掺加气剂能改善拌合物的保水性和粘滞性，降低泌水率，提高流动性。5结语任何一种混凝土的配合比，均应通过试验来确定，水下浇筑混凝土更是如此。要通过反复多次的试验，积累经验，并运用数理统计方法进行分析研究，保证混凝土的强度，提高匀质性。施工过程中，应经常分析抽样检验所得出的各项数据，对材料质量、配合比、拌和、运输、水下浇筑及试块成型、试压等各个环节都要进行细致检查，发现问题，及时调整，把强度均方差或离差系数降低到最低限度，确保水下混凝土质量。参考文献：[1]雍本.特种混凝土设计与施工（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2005第1373-1381页⑵赵志缙新型混凝土及其施工工艺（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，1996第260-273页王华