淺析水下不分散混凝土工程質(zhì)量控制措施

安雪蕾，趙正國，張志闊

（山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014）

南水北調(diào)工程有效緩解了我國北方地區(qū)水資源嚴重短缺的問題，是優(yōu)化水資源配置和促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的重大戰(zhàn)略性工程[1]。山東省為南水北調(diào)東線工程續(xù)建了大量配套工程，其中部分工程需在水下施工。混凝土是水下配套工程中最常使用的建筑材料之一。

普通混凝土在受到水洗作用后，骨料與膠凝材料將會呈現(xiàn)分離狀態(tài)，骨料的下沉速度明顯快于膠凝材料，且部分膠凝材料懸浮于水中，最終導致材料嚴重離析和膠凝材料流失，從而大幅降低混凝土工程質(zhì)量，同時造成水污染。而水下不分散混凝土因在水中澆筑過程中能夠有效抵抗水的水洗作用，且能實現(xiàn)自流平和施工工藝簡單，在水利工程中得到了更為廣泛的應用。

水下不分散混凝土是在普通混凝土配合比的基礎上摻加以纖維素醚類或聚丙烯類水溶性高分子聚合物為主要成分的抗分散劑配置而成的[2]。抗分散劑具有較強的吸附能力，能夠顯著提高新拌混凝土顆粒間的粘聚力，從而避免出現(xiàn)新拌混凝土的遇水分離和膠凝材料流失等問題。水下不分散混凝土技術克服了普通混凝土水下施工的缺陷，提高了水下混凝土的工程質(zhì)量。

1 原材料質(zhì)量控制

水下不分散混凝土主要由水泥、礦物摻和料、骨料、抗分散劑和水配合而成。原材料的質(zhì)量直接關系著混凝土的工程質(zhì)量，在實際生產(chǎn)中應對原材料的質(zhì)量進行嚴格管控，加強對原材料的質(zhì)量檢測。

水下不分散混凝土盡量使用強度等級為42.5 或52.5 的普通硅酸鹽水泥，不同廠家生產(chǎn)的抗分散劑化學組成差別較大，其他品種水泥可能會與抗分散劑反應產(chǎn)生不硬化等問題。因此，在選用其他品種水泥時，應開展室內(nèi)試驗測試水泥與抗分散劑的適應性和混凝土強度等性能。

礦物摻和料原則上不建議使用，主要是因為其與抗分散劑可能會產(chǎn)生適應性不良等問題，易造成混凝土在水下逐漸發(fā)散。但當選用礦物摻和料時，應經(jīng)過室內(nèi)試驗驗證其對水下不分散混凝土性能的影響，且質(zhì)量應符合水工混凝土摻和料相關標準的要求。

粗骨料宜采用連續(xù)級配的碎石或河卵石，粒徑范圍為5～20mm，因為在水中澆筑時較大粒徑的粗骨料增大了顆粒間離析的可能性。細骨料宜采用細度模數(shù)為2.6～2.9 的水洗河砂。骨料應符合水工混凝土相關規(guī)范和標準的規(guī)定。

抗分散劑會對人體、生物與環(huán)境造成有害影響。摻入抗分散劑的混凝土性能應符合規(guī)范DL/T 5117-2000 的要求。

2 配合比設計

水下不分散混凝土的配合比設計在考慮工程要求的基礎上應適當提高強度等級，以抵消水的水洗作用對混凝土性能帶來的負面影響。水下不分散混凝土澆筑時一般不允許振搗，這就需要其具有良好的流動性和自密實性，在配合比設計中應充分考慮其流動性。

混凝土配合比設計時，試驗人員應根據(jù)廠家提供的抗分散劑對混凝土性能指標的影響確定膠凝材料組分和配制強度等級。同時考慮水工建筑設計要求的混凝土主要技術指標，并參考規(guī)范DL/T5117-2000 和 DL/T5309-2013 的相關規(guī)定來確定水下不分散混凝土的基礎配合比。然后按照水下混凝土成型方法和試驗方法對混凝土進行試配試驗，最終確定水下不分散混凝土中各項材料用量。

需要注意的是，水膠比決定了水下混凝土的強度和耐久性。在配制過程中，水灰比的上限應不超過混凝土有關標準的規(guī)定，同時在滿足流動性的條件下，應通過砂率的調(diào)整和減水劑的加入盡可能降低單位用水量，從而有利于提高其強度和耐久性。

3 施工控制措施

施工人員在澆灌前應制定出澆灌方案和澆灌量的檢查辦法，并在施工過程中按照計劃進行澆灌，且實時記錄和復查水下不分散混凝土的澆灌量。在澆灌過程中，應采取水下觀測措施檢查水下混凝土的擴展形態(tài)和填充狀態(tài)，以保證混凝土能完全充滿整個模板范圍內(nèi)。

水下不分散混凝土在水中的自由落差不應超過0.5 m，當水下分散混凝土自由落差超過此值時，應使用導管進行引流，以便降低混凝土與水的接觸，同時避免對澆灌部位周圍的水質(zhì)產(chǎn)生污染。導管上方應有裝料漏斗，導管內(nèi)徑應充分考慮粗骨料的最大粒徑和水工結構的鋼筋排列再進行確定。導管的下端應插入到已澆的混凝土中，從而避免發(fā)生水的反竄帶來的混凝土質(zhì)量下降。如若需要將導管下端從混凝土中撥出時，應保證導管內(nèi)的混凝土連續(xù)澆灌，且水中自由落差控制在0.5 m 范圍內(nèi)，并采取措施將導管下端盡快插入到已澆混凝土中。

水下不分散混凝土在澆筑過程中不得出現(xiàn)停頓，且應連續(xù)澆灌。因特殊情況出現(xiàn)停頓時，再次澆筑的時間間隔不應超過其初凝時間，否則將嚴重影響混凝土的質(zhì)量。當水下不分散混凝土表面高度超出水面后再用普通混凝土澆灌時，應采取措施除掉水下不分散混凝土表面上的留存水分，并在較短時間內(nèi)立即續(xù)澆普通混凝土，以便兩種混凝土更好的結合。但普通混凝土應采取振搗措施進行振實。

水下不分散混凝土因長期處于水中，澆灌完成后不需采取養(yǎng)護措施。但應采取保護措施以防動水沖刷對未硬化混凝土造成的膠凝材料流失和構筑物底部被淘空。水下不分散混凝土的拆模應按照DL/T5309-2013 相關內(nèi)容執(zhí)行。但當預計構筑物受到波浪壓力較大時，其拆模時間可根據(jù)實際情況另行確定。

4 質(zhì)量管理及檢驗措施

水下不分散混凝土脫模后，檢測人員應參照相關標準對水下構筑物表觀質(zhì)量進行檢驗，并采取水下電視監(jiān)控等措施以確定構筑物表面有無裂縫、斷裂、露筋等缺陷。水下不分散混凝土抗壓強度的檢測宜采用試塊法。當混凝土養(yǎng)護到規(guī)定齡期時，檢測人員應按照相關標準要求測試空氣中和水中成型試塊的抗壓強度，以確定水下混凝土的質(zhì)量和水下不分散混凝土是否符合設計和標準要求。需要注意的是，水下構筑物混凝土的質(zhì)量檢測較為困難；在實際施工過程中，檢測人員在澆灌過程中應增加取樣頻次和詳細檢查施工操作的規(guī)范性，以便更為精準地把控水下不分散混凝土的質(zhì)量。

5 結 語

與普通混凝土相比，水下不分散混凝土具有更為優(yōu)良的水下抗分散性、自流平性和自密實性，并且簡化了施工工藝，明顯提高了水下混凝土的強度和保證了水下混凝土的工程質(zhì)量，同時縮短了施工工期和降低了工程成本。