水下混凝土配合比设计及施工质量控制

摘要：本文针对水下混凝土配合比设计及施工中存在的问题，参照有关规范规定和自己的施工实践经验，提出了一些新的观点和可靠的施工质量控制措施。

关键词：水下混凝土 配合比设计 质量控制

在干地拌制而在水环境中(淡水、海水、泥浆水)浇筑和硬化的混凝土叫做水下混凝土。水下混凝土常用于工业与民用建筑工程的灌注桩基础、公路工程的桥梁桩基础、水利水电工程的防渗墙、地下铁道工程的地下连续墙等。其钻孔和灌注混凝土大都在地下或水中完成。由于钻机、钻具、吊具不断的革新，固壁泥浆新材料的引用，一般来讲成孔率、放笼成功率都比较高。而水下混凝土配合比及其施工质量，因受各种因素的影响，一直得不到很好的保证。突出表现在混凝土配合比不合理，砂石杂质含量过多，混凝土搅拌不均匀，坍落度要么过大，要么过小，混凝土在运送中产生离析、泌水现象，灌注不按技术要求等诸方面，致使桩身混凝土出现蜂窝、麻面、空洞、骨料分布不均、短桩等质量问题和事故。有些问题和事故处理起来相当费时、费事、甚至无法处理，构成废桩，造成了极大的经济损失，给上部结构施工带来很大麻烦，直接影响了桩身混凝土质量，降低了桩的承载能力。因此，水下混凝土及其施工质量是一个亟需深入研究和解决的课题。

一、 水下混凝土拌合物的基本要求

为满足浇筑要求，水下混凝土拌合物应具备如下的要求：

1、 有较好的稠度

混凝土拌合物的稠度表现在流动性、粘聚性和保水性三方面：

①流动性系指混凝土拌合物在本身自重作用下，自行流动的性能。

②粘聚性是反映混凝土拌合物的抗离析性能。

③保水性指混凝土保持水分不易析出的能力。

水下浇筑混凝土一般不采用振动密实，是依靠自重(或压力)和流动性摊平与密实。若流动性差，就会在混凝土中形成蜂窝和空洞，严重影响混凝土的质量。除此，水下混凝土多通过各种管道进行输送和浇筑，流动性差也容易造成堵管事故，给施工带来困难。

然而，在钢筋密集部位浇筑水下混凝土时，其坍落度应比表中所示数字增加20～30mm，在泥浆中浇筑宜增加10～20mm。结合工程实际情况系采用导管法、不振捣、导管直径Φ250mm，而又在泥浆中浇筑，故坍落度确定为180～220mm。这个值也是施工单位提出的技术要求。

2、 具有良好的流动性保持能力

3、 混凝土拌合物仅仅最初有较好的稠度，还不能适应水下浇筑的要求，应该在运输和浇筑过程中，都保持一定的流动性和均匀性，不产生分层离析，即有良好的流动性保持能力，这样才能适用于水下浇筑。

4、 混凝土拌合物流动性保持能力，用其在浇筑条件下保持坍落度150mm流动性的时间来表示。对于用导管法浇筑的水下混凝土拌合物，一般要求流动性保持能力不小于1h，当操作熟练、运距较近时，可不小于0.7～0.8h。

5、 较小的泌水率。

6、 水下混凝土拌合物，不但要求有较好的流动性，还要求有较好的粘聚性和保水性。试验证明，泌水率1.2%～1.8%的混凝土拌合物，具有较好的粘聚性。实际施工时，要求2h内析出的水分不大于混凝土体积的1.5%。

7、 有较大的表观密度。

8、 水下混凝土，是靠自重排开仓面的环境水或泥浆进行摊平和密实，因此要求其表观密度不小于2100 kg/m3。

二、 水下混凝土配合比的设计

水下混凝土配合比设计，应满足强度、水下抗分散性及流动性好的要求。

与普通混凝土相比，水下混凝土具有抗分散性及流动性，所以在进行混凝土配合比设计时，应全面考虑到这些要求。

水下混凝土的配合比设计，一般指水泥、水、细骨料、粗骨料、外加剂等组成比例的确定。主要考虑以下因素：

1)水灰比;

2)单位用水量;

3)外加剂品种和掺量;

4)掺合料的品种和掺量等。

水下混凝土，由于一般不允许在水下进行捣固作业，流动性不足往往是导致构筑物产生缺陷的原因，所以在设计配合比时，应特别注意上述问题。

(2)混凝土配合比确定

为确保混凝土的质量，工程中所用混凝土的配合比应通过试验确定。

配制强度

在确定配制强度时，水下混凝土的强度目标值应考虑设计强度、水陆强度比及现场浇灌时的混凝土质量不均匀性等情况。水下不分散混凝土的配制强度，应按DL/T5117-2000中的空气中成型试块的强度作为配制强度。

水灰比

决定水灰比时应考虑的主要事项为：

——混凝土强度;

——混凝土的耐久性。

按混凝土强度来决定水灰比时，应根据掺入外加剂的混凝土试块强度与水灰比的关系来决定。

按混凝土耐久性要求来确定水灰比时，水灰比的上限应遵照我国混凝土有关标准的规定。

1)单位用水量

单位用水量，在满足流动性要求的同时，应尽量减少。可通过调整砂率及加入减水剂等方法尽可能地降低单位用水量。一般来说，坍扩度为450mm左右的水下不分散混凝土的单位用水量为210 kg/m3～250kg/m3。

水下混凝土所用的液体减水剂中的含水量，作为单位用水量的一部分对待。

2)单位水泥用量

单位水泥用量是根据单位用水量和水灰比来确定的。最小水泥用量应为360kg/m3。一般单位水泥用量宜大于400kg/m3。

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