淺談水下不分散混凝土配合比設(shè)計(jì)

摘 要：對(duì)于不分散混凝土而言，其質(zhì)量的好壞往往取決于混凝土的流動(dòng)性和抗分散性。在工程實(shí)際中應(yīng)用水下混凝土?xí)r一般是不允許振搗的，所以，在對(duì)水下不分散混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮混凝土的流動(dòng)性和抗分散性這兩大因素。本文就水下不分散混凝土配合比設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)原材料技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了探討，對(duì)其配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并就水下不分散混凝土配合比試拌結(jié)果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水下不分散混凝土 配合比設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（c）-0062-02

水利建筑工程施工過(guò)程中，采用水下不分散混凝土的作用是在水下澆筑凝結(jié)硬化后能夠形成混凝土底板，在抽水以后，它與鋼套箱一起共同作為擋水和模板結(jié)構(gòu)，能夠較好地為混凝土的澆筑工作提供干施工的條件。在進(jìn)行水下不分散混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，除了要添加絮凝劑外，還應(yīng)考慮摻加調(diào)凝劑和膨脹劑，以防止混凝土產(chǎn)生裂縫，促使其快速凝結(jié)硬化。本文就水下不分散混凝土配合比設(shè)計(jì)問(wèn)題主要介紹了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

1 水下不分散混凝土原材料技術(shù)指標(biāo)探討

（1）主要原材料介紹。在水下不分散混凝土配制過(guò)程中，其主要的原材料是水泥和骨料。水泥通常采用的普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度等級(jí)要求為42.5R；骨料是細(xì)骨料，主要由河砂組成，且是Ⅱ區(qū)中砂，直徑一般在10 mm以上，細(xì)度模數(shù)基本在2.4～2.8范圍之間，顆粒含量約為20%～25%，通常會(huì)有部分卵石在里面，這樣能夠使混凝土的流動(dòng)性得到改善，從而提高水下不分散混凝土的泵送性能。對(duì)于泵送混凝土來(lái)說(shuō)，宜選用級(jí)配較好的公稱粒徑在5～25 mm之間的連續(xù)粒級(jí)碎石，水下不分散混凝土主要原材料水泥與骨料的技術(shù)指標(biāo)如下表1、表2所示。

外加劑分析。水下不分散混凝土配制試拌過(guò)程中，通常要摻加UWB-Ⅱ型絮凝劑、UNF-5AST型聚羧酸減水劑、UEA型膨脹劑和調(diào)凝劑等幾種外加劑。

UWB-Ⅱ型絮凝劑的添加量一般是水泥總重量的1.5%～3.0%，它的作用是增強(qiáng)混凝土的抗分散性，使普通混凝土具有較適宜的施工性能與流動(dòng)性，從而保證了水下不分散混凝土的自密實(shí)和自流平。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下表3。

聚羧酸高效減水劑的添加量一般是水泥總重量的0.5%～1.5%，它在性能上具有較好的耐久性和耐熱性，強(qiáng)度也較高。同時(shí)，它在高溫環(huán)境下坍落度損失相對(duì)較小，流動(dòng)性較好，能夠有效降低水灰比，從而提高混凝土的強(qiáng)度，大大改善混凝土的密實(shí)性于和易性。具體技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下表4。

膨脹劑的摻加量一般是水泥總重量的8%～14%，添加膨脹劑后，在混凝土中就會(huì)形成水化硫鋁酸鈣，它能產(chǎn)生一定的膨脹力，同時(shí)在結(jié)構(gòu)中形成約0.2～0.7 MPa的預(yù)壓應(yīng)力，可以與混凝土硬化環(huán)節(jié)中形成的收縮力相抵消，從而減少了干縮裂縫，提高了混凝土的抗?jié)B與抗裂性能。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下表5。

調(diào)凝劑的添加量一般占水泥總重量的0.5%～1.5%，它的主要作用是確保建筑砂漿與混凝土快速凝固，使水泥快速硬化，縮短凝結(jié)的時(shí)間。在冬天，氣溫較低的情況下，能夠防止低溫下凝結(jié)速度過(guò)慢，使混凝土盡快脫模，以符合施工中的使用強(qiáng)度要求。

2 關(guān)于配合比設(shè)計(jì)的概述

在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，要參照水下不分散混凝土施工技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)于水下不分散混凝土來(lái)說(shuō)，其配制強(qiáng)度公式為Rp=Rs/t+1.645σ，本案例工程中，所要求的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度是C30，施工過(guò)程中由于自由落差的原因，在此取Rp=50.2 MPa，t為0.7，σ為4.5。水下不分散混凝土在施工中要通過(guò)混凝土攪拌船攪拌后由輸送泵澆筑到鋼套箱內(nèi)，因此，考慮到混凝土的自密實(shí)性與自流平性，對(duì)于坍?dāng)U度要控制在400～500 mm范圍內(nèi)，坍落度控制在180～220 mm之間。同時(shí)，為了確保水下不分散混凝土的質(zhì)量，單位水泥的用量要控制在每立方米至少400 kg。初步設(shè)計(jì)試樣配合比見(jiàn)下表6。

3 水下不分散混凝土配合比試拌結(jié)果分析

（1）抗分散性試驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)。我們知道，抗分散性是評(píng)估不分散混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)，進(jìn)行抗分散性試驗(yàn)的主要步驟為：在水箱內(nèi)放置一容積為1500 ml的容器，往水箱內(nèi)注入50 cm的水，拌制水下不分散混凝土2 kg，并從水面自由下落到容器內(nèi)，同時(shí)確保混凝土全部進(jìn)入到容器中。靜置約5分鐘后，提起容器，排掉混凝土表面的積水，稱量其重量，對(duì)上述操作重復(fù)進(jìn)行3次，取所稱重量的平均值并精確到0.1%。通常，對(duì)抗分散性的評(píng)價(jià)要參考水泥的流失量，在具體的施工實(shí)際過(guò)程中，往往會(huì)以經(jīng)驗(yàn)性進(jìn)行判斷，選取一1000 ml溶劑的量筒，注滿清水，稱取拌合好的混凝土200 g放入量筒中。通過(guò)判斷量筒內(nèi)水質(zhì)的清澈度來(lái)評(píng)價(jià)抗分散性能是否滿足了施工的要求。

（2）養(yǎng)護(hù)成型分析。對(duì)于試件養(yǎng)護(hù)成型的要求，與混凝土基本一致。具體成型的方法為：將試模（用于水下成型）放置于水箱中，注入水至試模上限以上150 mm處，將拌合好的混凝土從水面處自由下落至注入水的水箱中，并將試模澆入，要連續(xù)進(jìn)行投料，投料用時(shí)在0.5～1分鐘之間，投料量要超出試模的表面。從水中去除試模后要靜置5～10分鐘，讓混凝土自流、自密。同時(shí)，還要拿木錘在試模的兩側(cè)進(jìn)行輕輕敲擊，以促進(jìn)其排水，敲擊后再將其放入水中。對(duì)于超量澆筑的混凝土要用抹刀在初凝前將其抹平，兩天后再進(jìn)行拆模，然后在水中進(jìn)行繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，達(dá)到預(yù)定齡期后取出試件，開(kāi)展測(cè)試工作。

（3）抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)分析。將試件放置于壓力試驗(yàn)機(jī)下壓板的中心位置處，讓試件表面與上壓板輕輕進(jìn)行接觸，將試驗(yàn)機(jī)開(kāi)啟，使加荷速度控制在每秒0.2～0.3 N/mm2之間，加荷不得沖擊，要均勻，直到將試件破壞，將試件破壞時(shí)的荷載值記錄下來(lái)。不同配合比水下不分散混凝土試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表7。

通過(guò)對(duì)比上述7種配合比的試驗(yàn)結(jié)果，我們很容易發(fā)現(xiàn)第1組試驗(yàn)結(jié)果中其抗分散性比較差，同條件早期強(qiáng)度較低；第2～5組測(cè)得的試樣坍?dāng)U度較小，同條件早期強(qiáng)度也相對(duì)偏低；第6組結(jié)果相對(duì)較好，但同條件早期強(qiáng)度相對(duì)也偏低；相比較而言，第7組的試驗(yàn)結(jié)果最理想，抗分散性、坍?dāng)U度、坍落度及強(qiáng)度都較符合水下不分散混凝土的要求。因此，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，將第7組試樣的配合比選用為最終的施工配合比。

4 結(jié)語(yǔ)

在該實(shí)際工程案例中，澆筑水下不分散混凝土共計(jì)5774 m3，混凝土的泵送效果比較理想，凝結(jié)硬化抽水處理后，混凝土的平整度較好，鋼套箱的封底混凝土沒(méi)有透水和開(kāi)裂現(xiàn)象發(fā)生，基本達(dá)到了施工預(yù)期的效果，很好地保證了工程施工的順利進(jìn)行。

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