C35水下灌注樁機(jī)制砂混凝土的配制與應(yīng)用

顏海濱

（漳州市龍海市福中福建材有限公司，福建 漳州 363100）

0 引言

水下灌注樁混凝土有別于普通混凝土。其原理是混凝土拌合物能夠在一定的落差作用下依靠自身重力，無需振搗，通過密封連接的導(dǎo)管流動(dòng)，進(jìn)入到初期灌注的混凝土下面，頂托著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿或水上升，從而形成均勻密實(shí)的混凝土樁身。因此，水下灌注樁混凝土除了要有較高的流動(dòng)性、抗離析性、均勻性及穩(wěn)定性外最主要是要具備良好的導(dǎo)管輸送性。因此水下灌注樁混凝土在原材料、配合比設(shè)計(jì)、混凝土性能、施工等方面均與普通混凝土有著較大的區(qū)別。

1 工程概況

某房地產(chǎn)項(xiàng)目位于漳州九龍江下游江邊，地基土層主要是深厚淤泥。該工程設(shè)計(jì) 1100 余根鉆孔灌注樁、樁徑 Φ800 與 Φ1000 的鉆孔灌注樁。設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C35P6，于 2019 年 9 月樁基全部合格驗(yàn)收。

2 配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

2.1.1 膠凝材料

水下灌注樁混凝土拌合物須具備高流動(dòng)性、良好的粘聚性、低泌水性，因此選用粉煤灰、粒化高爐礦渣粉與水泥形成良好的級(jí)配，有利于改善混凝土的保水性能，提高粘聚性，改善拌合物的工作性并延緩水化放熱，提高長期強(qiáng)度及耐久性。

水泥：安徽蕪湖海螺 P·O42.5 水泥，3 天抗壓強(qiáng)度27.3MPa，28 天抗壓強(qiáng)度 50.9MPa。

粉煤灰：廈門嵩嶼電廠生產(chǎn)的 F 類Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度 23.8%，需水量 99%，活性指數(shù) 74%。

粒化高爐礦渣粉：三鋼集團(tuán)（龍海）礦微有限公司生產(chǎn)的 S95 級(jí)礦粉，流動(dòng)度比 105%，7 天活性指數(shù)78%，28 天活性指數(shù) 103%。

2.1.2 骨料

碎石的粒型、尺寸和級(jí)配對混凝土工作性能影響很大。粗骨料的針、片狀顆粒含量過高、粒徑過大、單級(jí)配，易造成拌合物粗骨料堆積，增大拌合物中粗骨料之間的內(nèi)摩擦，從而增大拌合物流動(dòng)阻力。

近年來受自然資源的限制，機(jī)制砂在混凝土工程中的應(yīng)用越來越普遍。機(jī)制砂受制于顆粒形狀（表面粗糙、尖銳多棱角）、石粉含量高，應(yīng)用于大流動(dòng)性混凝土容易產(chǎn)生泌水、離析，不利于混凝土的工作性。石粉含量是控制水下灌注樁混凝土流變性能的主要技術(shù)指標(biāo)之一。合適的石粉含量能改善混凝土的流變性能，但過多的石粉含量會(huì)增加機(jī)制砂的吸水率，增加拌合物的黏性，使混凝土流動(dòng)性降低。

細(xì)砂：漳州漳浦產(chǎn)的整形機(jī)制砂，Ⅱ區(qū)中砂，無針片狀、表面粗糙，顆粒尖銳。細(xì)度模數(shù) 3.0，MB 值1.0，石粉含量 3.0%，總壓碎值 18.0%。

石：漳州漳浦 5～25mm 碎石，壓碎值 11.4%，針片狀含量 0.0%。

2.1.3 外加劑

由于水下灌注樁混凝土拌合物流動(dòng)性較大，對用水量較為敏感，往往會(huì)有離析的傾向，為了使拌合物在較高流動(dòng)性條件下不產(chǎn)生離析、泌水且能保持較好的坍落度，因此選用福建建工建材科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的緩凝型聚羧酸高效減水劑，減水率 22%。

2.2 配制思路

水下灌注混凝土所用原材料種類與普通混凝土大致相同，與普通混凝土最大的差異在于膠凝材料總量、骨料用量，以及具有較高的流變性、抗離析性、保水性。

（1）調(diào)整骨料的級(jí)配，使水泥漿相對富余。骨料空隙越少，骨料之間的水泥漿層也就越厚，這將使混凝土中的水泥漿顯得較多一些。

（2）適當(dāng)提高砂率，在混凝土中，砂漿填充粗骨料的空隙。砂漿量是水泥漿與細(xì)骨料的總和。適當(dāng)?shù)靥岣呱奥室馕吨岣呋炷林械纳皾{量，以滿足對粗骨料空隙填充的需要。但是，砂率的提高也意味著細(xì)骨料空隙的增加，造成水泥漿量的不足，因此，必須適度。

（3）較大量地?fù)接玫V物摻合料，可以減少混凝土的泌水和離析，改善拌合物的保水性能。

（4）通過膠凝材料和粗細(xì)骨料的選擇與搭配及配合比的設(shè)計(jì)，最終調(diào)整外加劑與原材料的相容性，使之具備足夠的流動(dòng)性、粘聚性、保水性和較好的混凝土坍落度保持能力，防止混凝土直接落入水下時(shí)出現(xiàn)材料分離現(xiàn)象，同時(shí)也具備了良好的導(dǎo)管輸送性，形成密實(shí)且均勻的結(jié)構(gòu)。

2.3 配合比計(jì)算

根據(jù)福建省摻合料大體積要求及 JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》配制要求，摻入粉煤灰 16%、礦粉23%，選用三組配合比比對試驗(yàn)，配合比見表 1。

水下樁灌注樁混凝土區(qū)別于普通混凝土的最大特點(diǎn)在于對拌合物工作性能的要求，由于工作性的顯著差異，筆者認(rèn)為僅僅采用普通混凝土工作性測試方法和指標(biāo)已經(jīng)不能完全滿足需要，因此試驗(yàn)室和施工現(xiàn)場采用坍落度、坍落擴(kuò)展度、T500時(shí)間組合控制水下灌注樁混凝土的工作性能。

對三組配合比混凝土拌合物性能進(jìn)行檢測，包括坍落度、擴(kuò)展度、流動(dòng)性時(shí)間、和易性（流動(dòng)性、粘聚性、保水性）試驗(yàn)結(jié)果如表 2。

由表 2 可知拌合物初始工作性能及后續(xù) 3 小時(shí)工作性能以方案 B 試驗(yàn)性能時(shí)最佳，擴(kuò)展時(shí)間滿足要求，具有良好的粘聚性（拌合物表面及邊緣不析漿、石子不外露），因此選用 B 方案為生產(chǎn)配合比。

3 澆注

3.1 現(xiàn)場配制性能

按照 B 方案配合比生產(chǎn)、灌注并于施工現(xiàn)場對混凝土的工作性能、強(qiáng)度進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果如表 3。

3.2 生產(chǎn)灌注要點(diǎn)

本工程鉆孔灌注樁混凝土工程量大、工期緊，為確保施工進(jìn)度的正常進(jìn)行，在生產(chǎn)灌注過程中應(yīng)該特別關(guān)注如下幾個(gè)方面的問題：

（1）水下灌注樁混凝土現(xiàn)場混凝土拌合物應(yīng)保持較好的流動(dòng)性、不泌水、良好的粘聚性，能較好地保持混凝土的坍落度，坍落度建議控制在 200～220mm，坍落擴(kuò)展度建議控制在 550～650mm，擴(kuò)展時(shí)間（T500）建議控制在 4～6s。

（2）由于大流動(dòng)性混凝土拌合物對含水量較為敏感，應(yīng)當(dāng)在生產(chǎn)過程中注意含水率的控制，及時(shí)、準(zhǔn)確測定含水率，用以指導(dǎo)控制生產(chǎn)。避免混凝土流動(dòng)性、和易性出現(xiàn)較大波動(dòng)影響灌注水下混凝土的灌注質(zhì)量。

（3）混凝土初凝時(shí)間應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸時(shí)間、樁的體量與施工灌注時(shí)間調(diào)整，因此初凝時(shí)間宜控制在 8～10h。

（4）水下灌注樁混凝土攪拌時(shí)間應(yīng)比普通混凝土適當(dāng)延長，足夠的攪拌時(shí)間能使外加劑有效成分充分釋放；機(jī)制砂石粉含量相對較高，顆粒粒型不規(guī)則等特點(diǎn)宜增加攪拌時(shí)間，保證攪拌的均勻性，因此攪拌時(shí)間不宜少于 60s。

（5）水下混凝土灌注應(yīng)綜合考慮運(yùn)輸能力、運(yùn)輸時(shí)間及混凝土澆筑速率以保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)性，避免拌合物工作性能損失而不能一直保持流動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致卡管、堵管、斷樁等。

表 2 試配混凝土拌合物工作性及試件性能檢測結(jié)果

表 3 灌注現(xiàn)場交貨混凝土工作性及性能檢測結(jié)果

（6）及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管提拔速度、埋入深度，防止導(dǎo)管埋入過深造成埋管或鋼筋籠上浮或埋管過短產(chǎn)生縮樁、斷樁，埋入導(dǎo)管埋入深度一般為 3～6m。

（7）初始灌注混凝土應(yīng)有足夠的儲(chǔ)備量以保證混凝土能夠順利封底，防止泥水倒灌。

灌注樁屬于隱蔽工程，影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，而混凝土的工作性能對樁質(zhì)量的影響尤為重要。因此良好的混凝土工作性對水下灌注樁施工質(zhì)量具有積極意義。

4 結(jié)語

本工程在灌注樁整個(gè)施工過程中，所用混凝土工作性能良好，滿足施工和易性要求，降低施工難度，提高施工速度，為工程順利進(jìn)行提供了技術(shù)保障，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。