混凝土鉆孔灌注樁配合比設計方法初探

胡耀廣

（河北建設勘察研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

1 鉆孔灌注樁混凝土原材料質量控制

鉆孔灌注樁濕作業中的混凝土質量與原材料質量密不可分。在施工過程中要給予混凝土原材料控制足夠的重視。

1.1 粗集料和細集料的要求

混凝土灌注樁工程中的粗細集料指利用標準方孔砂石篩對混凝土原材料按粒徑進行分級，大于4.75mm的軟石或碎石稱為粗集料，小于4.75mm的砂或碎石屑稱為細集料。

1）粗集料。混凝土強度主要取決于粗集料巖質的選擇和級配調整。混凝土鉆孔灌注樁中粗集料的獲取通常通過對巖石進行反擊破、鄂破來實現。高等級公路或者對地基承載力要求較高的基礎項目中，混凝土原材料中的碎石通常是對花崗巖進行破碎后獲取。粗集料的使用量占粗細集料總量的五分之三以上，混凝土灌注樁中需要幾種不同級配碎石和單一級配的粗集料共同作用才能獲得較好的級配效果，繼而使得混凝土具有較好的和易性。質量指標見表1。

表1 粗集料質量指標要求

2）細集料。細度模數是為了對細集料的粗細程度進行描述而提出的。細集料越粗，其細度模數越大；細集料越細，其細度模數越小。

1.2 膠凝材料的要求

混凝土灌注樁中膠凝材料的質量對混凝土灌注樁的質量有重要作用，在混凝土灌注樁中，主要采用水泥或粉煤灰作為膠凝材料。混凝土灌注樁對水泥等膠凝材料的細度模數要求較高，特別是混凝土水下灌注樁要確保水泥細度和水泥的安定性滿足設計規范要求。混凝土水下灌注樁項目通常采用普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，但沿海地區水下灌注樁禁止使用普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，因為普通硅酸鹽水泥的耐酸性不佳。對進場的水泥要進行細度檢驗、安定性檢驗以及凝結時間檢驗，檢驗合格后方可使用。

1.3 外加劑的要求

混凝土灌注要使用水泥質量1%的高性能減水劑進行配合比設計，目的是減少水的使用。根據混凝土側重的方向不同，可以選擇添加一些其他的外加劑，比如側重早強型的混凝土可以在減水劑中加入早強劑，側重緩凝型的混凝土可以在減水劑中加入緩凝劑。減水劑的種類眾多，得到廣泛使用的是聚羧酸系減水劑，該減水劑效能的發揮不受摻加時間的影響，且減水效果明顯。

在配合比設計中，以摻入設計含量減水劑的混凝土同標準配合比下拌和混凝土的凝結時間差作為判定依據，另有坍落度、泌水率比、抗壓強度比、干縮率比等指標來判定。

1.4 拌合水的要求

拌合水pH值、氯化物含量等化學指標需符合表2要求。

表2 拌合水的相關指標

2 鉆孔灌注樁抗滲混凝土配合比設計

2.1 實例項目簡介

案例項目為某高速1標段樁基礎項目水下混凝土灌注樁C25混凝土配合比設計。根據設計規范，該C25混凝土用于現場澆筑鉆孔灌注樁，在確保混凝土和易性的基礎上，混凝土的坍落度在18-22cm之間才能保證現場灌注過程順利進行。該案例項目的混凝土原材料檢測按照要求需滿足JTGE42-2017《公路工程集料試驗規程》的規范要求，案例項目的混凝土配合比設計需滿足JGJ55-2017《普通混凝土配合比設計規程》的規范要求。

2.2 配合過程中的儀器設備

表3 主要儀器設備型號和產地

2.3 原材料和連續級配的調整

案例項目采用P.O42.5 水泥。利用標準方孔砂石篩對粗集料進行篩分后，確定粗集料連續級配的摻和比例為4.75～9.5mm比例為20%，9.5～19mm比 例 為55%，16～31.5mm比例為25%。細集料選用中砂。考慮到施工現場等料和安全運輸等因素，為了不出現灌注過程中混凝土初凝的不利局面，選用鄭州生產的高性能緩凝型減水劑。

2.4 配合比確定與調整

通過混凝土強度計算、水膠比計算和用水量計算，初步確定混凝土的基準配合比為水泥：砂：碎石：水：減水劑=36 5:788:1088:165:3.65=1:2.16:2.98:0.45:0.01。在基準配合比基礎上，通過±0.05 的水膠比和±1%的砂率，計算1m3混凝土中各材料用量，分別實測混凝土拌和物的容重和坍落度。成型后標準養護7天和28天，實測各類混凝土的抗壓強度，結果見表4。

表4 試驗結果統計表

從表4可以看出，水膠比為0.51時，試件的28天抗壓強度為32.7MPa，不滿足設計規范要求，當水膠比為0.46和0.41時，試件的28天抗壓強度均滿足設計規范要求。考慮混凝土的經濟性因素，將配合比調整為水泥：砂：碎石：水：減水劑=365:788:1088:165:3.65。

3 結語

水泥的強度和用量與混凝土強度指標有較大關聯。此外，各類原材料的選擇和使用與具體工程項目的特點和使用要求有較大關系，需要在工程實踐中不斷摸索。