水下不分散混凝土的發展與應用

李林濤 仲偉秋 程超杰 張文軒

西安工程大學城市規劃與市政工程學院（710600）

0 前言

人類社會不斷進步，與之帶來的是人類對資源的不斷渴求，陸地上的資源基本上可以被我們利用，但對于深水和海洋領域資源，我們還不是很了解。

21世紀是人類開始逐漸探尋海洋資源的時代，因此，混凝土水下施工的發展將是非常重要的，尤其是在海上絲綢之路提出后，對深水和海洋區域的探索，采取必要的專項方案、技術、材料等就顯得尤為重要。水下環境非常復雜，需要一種新型的材料，便于適應結構在復雜的水下環境中施工。

一種滿足于水下施工工程需求的材料——水下不分散混凝土，將會得到廣泛應用。水下不分散混凝土的性能優于普通水下混凝土，具有良好的流動性、黏聚性和填充性，可進行無振搗薄層、大面積水下施工。水下不分散混凝土被應用于明確規定防止水下污染的混凝土構筑物及傳統的水下混凝土難以施工的部分，還應用于水利、跨江、跨海等水下工程的環境。

1 傳統水下混凝土的發展與改進

1.1 傳統水下混凝土

傳統水下混凝土是指進行水下澆筑施工的普通混凝土。因為普通混凝土拌和物在受到水流沖刷或與水接觸的情況下，易發生集料與漿體的分散、水泥漿體的流失，從而使混凝土的結構強度得不到保證。

為了有效地保證傳統水下澆筑混凝土的性能和質量，應采取必要的隔水澆筑措施，盡可能避免混凝土在澆筑過程中與水的接觸。

1.2 傳統水下混凝土的不足

傳統的水下混凝土施工存在主要問題有：水下結構并非全部都適用于立模隔水澆筑，對于結構造型難或施工面積大于實施隔水澆筑的水下工程，為保證水下混凝土性能，僅能采取圍堰后干法施工，施工難度大，工程工期長，成本浪費嚴重。普通混凝土自密實能力和流動性差，必須借助水下振搗工序才能密實、填充，此工藝在陸地易于施工，在水下澆筑卻難以做到。為了達到需求的強度和整體性，只能在配制時加大混凝土的流動性，但這樣不僅不經濟，而且不能保證混凝土結構整體的均勻性。

1.3 傳統水下混凝土的改進

隨著人類對深水、近海區域資源的開發與利用，人們發現在進行水下結構工程施工時，傳統水下混凝土存在著直接影響建筑質量且不能被克服的性能缺陷。這些缺陷致使在深水、近海等水下區域環境中建設的工程達不到人類對水下建筑的要求。

20世紀70年代由原西德和日本先后研制出摻加了抗分散劑后具有水下不分散性的混凝土[1]。由此，水下不分散混凝土發展和應用隨之成為適應現代水下混凝土建筑的關鍵。

2 水下不分散混凝土的研究

2.1 概述

水下不分散混凝土是一種新型混凝土，具有水下抗分散性。將其直接傾倒于水中，當穿過水層時，幾乎很少出現由于水洗作用而產生的材料分離狀況。且在水下施工時，水泥砂漿流失率低，水泥顆粒等不易在水中懸浮或被帶走，混凝土配合比變化很小，在水中能正常凝結硬化。

摻入的抗分散劑是由水溶性高分子聚合物、表面活性物質等復合而成，有較強吸附能力，可將集料、水泥顆粒等吸附在一起，使混凝土擁有適于特殊環境的良好工作性能。生產水下不分散混凝土必須合理控制絮凝劑摻量，同時要采取有效的施工措施，防止水下不分散混凝土受到水的沖刷而導致性能受到損失。

水下不分散混凝土的成功研制，較好解決了新拌混凝土遇水即無法保持原有性能的問題。新型水下不分散劑混凝土材料的研制對于水下建筑的發展有著非常重大的意義[2]。

2.2 水下不分散混凝土的研究方向

盡管水下不分散混凝土在我國大量應用，工程上也為其提供了施工的機會，但仍很難將水下不分散混凝土的易施工、易澆筑等優良性能具體應用在我國跨江、跨海等工程。

因此國內有大量的實驗機構展開了對水下混凝土的性能研究和應用,但其絕大多數實驗機構的研究方向是關注水下不分散劑的開發及對傳統水下不分散混凝土在配合比上的研究[3]。與之相反，國外對于水下不分散混凝土的研究方向主要著重于水下不分散混凝土的應用技術、抗分散劑本身的改進、實際施工工藝等[4]，而對水下混凝土構件的力學性能影響、澆筑施工措施及質量檢驗方法、控制結構缺陷技術、混凝土的耐久性等方面研究卻不多。

水下施工具有一次澆筑成型的特點及水溶性聚合物抗分散劑的作用，使得新拌水下不分散混凝土表現出一些適于水下復雜環境的性能。

2.3 水下不分散混凝土施工注意事項

在運輸和澆筑水下不分散混凝土時，必須選擇材料損失少的方法，快速運輸，立即澆筑[5]。當發現有明顯離析時，須重新攪拌混凝土，使其質量均勻、黏結穩定。在水中澆筑很難進行振搗，所以混凝土流動性應適合水中環境，也就是保證混凝土能自流密實成型。

3 水下不分散混凝土的未來展望

水下不分散混凝土應用的領域非常廣泛，適用于深水和海洋工程環境，這些復雜環境決定了水下不分散混凝土的應用前景。

與傳統水下混凝土相比，水下不分散混凝土不需要圍堰進行防水，可以直接在水下凝固硬化，可以較快地在水下施工[2]，縮短工期時間。

隨經濟、科技、社會的發展,水下不分散混凝土結構的應用將會越來越廣泛，水下不分散混凝土的快速發展也將帶給水下施工工藝新的突破。屆時，水下結構及建筑的設計將迅速發展，新型水下不分散混凝土的需求量將會快速增加。