淺析超緩凝混凝土配合比設計與影響因素

吳章懷

（深圳市東大洋水泥制品有限公司）

淺析超緩凝混凝土配合比設計與影響因素

吳章懷

（深圳市東大洋水泥制品有限公司）

本文主要簡單分析超緩凝混凝土凝結時間的影響因素并根據影響力大小指導混凝土配合比的設計與實際應用調整，以期能夠最大限度保證超緩凝混凝土性能滿足施工要求。

超緩凝混凝土配合比研究；緩凝時間影響因素

1　超緩凝混凝土概述

近年來，隨著鉆孔咬合樁工藝的引進與不斷完善，超緩凝混凝土便應運而生。超緩凝混凝土的特點是混凝土在攪拌時摻入了超緩凝劑，使混凝土能在施工所需要的時間內保持塑性，并在緩凝作用結束后，混凝土水化反應正常進行、混凝土能正常凝結并且無不良影響，在28天齡期混凝土強度能夠達到設計要求。

1.1超緩凝混凝土主要應用

鉆孔咬合樁作為一種圍擋支護結構，在地鐵車站、高層民建等深基坑圍護施工中有著廣泛的應用。它運用于軟基地層，尤其適用于淤泥、流沙等地質特征地層，相對于地下連續墻、鉆孔灌注樁等具有擾動小、抗滲好、成孔垂直、施工速度快、工程造價低等優點[1]。深圳許多地區是通過填海形成，咬合樁技術在深圳得到廣泛應用。

1.2施工工藝與緩凝時間要求

鉆孔咬合樁采用全套管鉆機鉆孔施工，在樁與樁之間形成相互咬合排列的基坑圍護結構。樁的排列方式為A樁和B樁間隔布置,施工時先施工A樁后施工B樁,并要求A樁的超緩凝混凝土初凝之前必須完成B樁的施工。B樁施工時采用全套管鉆機切割掉相鄰A樁相交部分的素混凝土,從而實現咬合。如圖1。

圖1　鉆孔咬合樁平面示意圖

成樁耗時、施工準備、施工預留等因素結合起來，即為A樁混凝土的緩凝時間。因此，在大部分情況下鉆孔咬合樁的超緩凝混凝土初凝時間設計為60h。

2　混凝土凝結時間影響因素分析

2.1原材料性能

原材料是影響混凝土凝結時間主要因素，緩凝劑摻量是第一因素，水泥品種與強度、摻和料品質、砂石含泥量、顆粒級配等皆是重要影響源。而且最關鍵的是，當所選擇的原材料品質發生變化時，可能會使緩凝劑的摻量產生變化，間接影響混凝土的緩凝時間。因此，保證所選擇的原材料的質量穩定性，也是超緩凝混凝土生產控制的關鍵環節。

2.2溫度

除了原材料，環境溫度也是影響混凝土凝結時間的主要因素。由于鉆孔咬合樁的混凝土處于地下，因此了解地下土壤溫度也是控制混凝土凝結時間的重要環節。

3　原材料選擇

3.1水泥

選擇質量穩定、貨源充足的P.O 42.5R水泥，試驗結果如表1：

表1　臺泥（貴港）P.O42.5R主要性能指標

3.2粉煤灰

選擇電廠原灰，利用電廠灰含大量玻璃微珠的特點，可改善混凝土的和易性和保證后期活性，但鑒于深圳地區高品質粉煤灰供不應求的實際情況，為保證配合比穩定性，粉煤灰摻量不宜太高。煤灰試驗結果如表2：

表2　深圳媽灣電廠ⅠⅠ級粉煤灰主要性能指標

3.3礦粉

礦渣粉具有良好的活性，能夠保證混凝土后期強度增長，并提高混凝土抗滲性能與抗硫酸鹽腐蝕性，且相對于粉煤灰，礦粉質量更加穩定。但礦渣粉早期水化反應較大且摻量較大時混凝土抗離析性能下降，因此礦渣粉摻量不宜太高。試驗結果如表3：

表3　唐山盾石S95級磨細礦渣粉主要性能指標

3.4骨料

選擇級配良好、質地密實圓潤、含泥量小的天然骨料。

水洗砂試驗結果如表4：

表4　東莞水洗砂主要性能指標

石子試驗結果如表5：

表5　中山花崗巖碎石主要性能指標

3.5超緩凝外加劑

選用超緩凝劑與高效減水劑復配而成的超緩凝高效減水劑，其特征是“低濃高摻”，即在保證緩凝效果的同時降低濃度，從而降低混凝土對外加劑的敏感度。試驗結果如表6：

表6　深圳五山超緩凝高效減水劑主要性能指標

4　配合比試驗

經過試驗室前期反復試驗，我們摸索出2條經驗：

⑴粉煤灰、礦渣粉復合摻量不宜超過50%；

⑵外加劑摻量有一個飽和點，過了飽和點緩凝時間無明顯變化，且拌合物容易離析泌水（我們所選用的超緩凝外加劑飽和點在3.3%～3.5%左右）。

結合以上經驗，我們最終設計配合比如表7。

配合比試驗結果如表8。

5　試驗結論

⑴由試驗結果可知，超緩凝混凝土的狀態損失稍好于普通混凝土，但超緩凝不是超保坍，不代表混凝土可以在現場等待四五個小時依然可以保持施工性能。而這點恰恰不為施工人員所理解，因此攪拌站應做好超緩凝混凝土施工的技術交底工作。

⑵超緩凝混凝土凝結時間受環境溫度的影響較大，生產控制必須將試驗室環境與工地現場環境的溫度差異作為一個重大課題進行不斷研究，不斷優化超緩凝外加劑組分，切忌將某一特定條件下的試驗結果死套在實際應用當中。

⑶從混凝土強度發展曲線來看與普通混凝土強度趨勢相似，此配合比混凝土強度可以滿足要求可以作為混凝土生產基礎配合比。

6　工程應用與結束語

本公司為深圳地鐵3號線、招商銀行大廈基坑支護等工程項目供應超緩凝混凝土約1.5萬立方。在實際應用當中，往往出現很多意想不到的因素對混凝土施工產生不良影響，例如夏季施工同一天中出現高溫與暴風雨氣候、水泥熟料礦物組成變化、攪拌站更換材料供應商等等超出質量控制范疇的情況，這都需要試驗人員對施工配合比進行不斷驗證與調整，以及需要與施工單位技術人員有良好的溝通協作，才能盡可能降低各種不良因素給施工造成的麻煩。●

[1]戴嘉明，方成，杜朝輝.超緩凝混凝土在咬合樁中的應用.

表7　C15超緩凝水下混凝土配合比

表8　C15水下超緩凝混凝土試驗結果