淺談水下不分散混凝土配合比設(shè)計(jì)

摘 要：對于不分散混凝土而言，其質(zhì)量的好壞往往取決于混凝土的流動性和抗分散性。在工程實(shí)際中應(yīng)用水下混凝土?xí)r一般是不允許振搗的，所以，在對水下不分散混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮混凝土的流動性和抗分散性這兩大因素。本文就水下不分散混凝土配合比設(shè)計(jì)問題對原材料技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了探討，對其配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并就水下不分散混凝土配合比試拌結(jié)果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水下不分散混凝土 配合比設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0062-02

水利建筑工程施工過程中，采用水下不分散混凝土的作用是在水下澆筑凝結(jié)硬化后能夠形成混凝土底板，在抽水以后，它與鋼套箱一起共同作為擋水和模板結(jié)構(gòu)，能夠較好地為混凝土的澆筑工作提供干施工的條件。在進(jìn)行水下不分散混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，除了要添加絮凝劑外，還應(yīng)考慮摻加調(diào)凝劑和膨脹劑，以防止混凝土產(chǎn)生裂縫，促使其快速凝結(jié)硬化。本文就水下不分散混凝土配合比設(shè)計(jì)問題主要介紹了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

1 水下不分散混凝土原材料技術(shù)指標(biāo)探討

（1）主要原材料介紹。在水下不分散混凝土配制過程中，其主要的原材料是水泥和骨料。水泥通常采用的普通硅酸鹽水泥，其強(qiáng)度等級要求為42.5R；骨料是細(xì)骨料，主要由河砂組成，且是Ⅱ區(qū)中砂，直徑一般在10 mm以上，細(xì)度模數(shù)基本在2.4～2.8范圍之間，顆粒含量約為20%～25%，通常會有部分卵石在里面，這樣能夠使混凝土的流動性得到改善，從而提高水下不分散混凝土的泵送性能。對于泵送混凝土來說，宜選用級配較好的公稱粒徑在5～25 mm之間的連續(xù)粒級碎石，水下不分散混凝土主要原材料水泥與骨料的技術(shù)指標(biāo)如下表1、表2所示。

外加劑分析。水下不分散混凝土配制試拌過程中，通常要摻加UWB-Ⅱ型絮凝劑、UNF-5AST型聚羧酸減水劑、UEA型膨脹劑和調(diào)凝劑等幾種外加劑。

UWB-Ⅱ型絮凝劑的添加量一般是水泥總重量的1.5%～3.0%，它的作用是增強(qiáng)混凝土的抗分散性，使普通混凝土具有較適宜的施工性能與流動性，從而保證了水下不分散混凝土的自密實(shí)和自流平。其技術(shù)指標(biāo)見下表3。

聚羧酸高效減水劑的添加量一般是水泥總重量的0.5%～1.5%，它在性能上具有較好的耐久性和耐熱性，強(qiáng)度也較高。同時(shí)，它在高溫環(huán)境下坍落度損失相對較小，流動性較好，能夠有效降低水灰比，從而提高混凝土的強(qiáng)度，大大改善混凝土的密實(shí)性于和易性。具體技術(shù)指標(biāo)見下表4。

膨脹劑的摻加量一般是水泥總重量的8%～14%，添加膨脹劑后，在混凝土中就會形成水化硫鋁酸鈣，它能產(chǎn)生一定的膨脹力，同時(shí)在結(jié)構(gòu)中形成約0.2～0.7 MPa的預(yù)壓應(yīng)力，可以與混凝土硬化環(huán)節(jié)中形成的收縮力相抵消，從而減少了干縮裂縫，提高了混凝土的抗?jié)B與抗裂性能。其技術(shù)指標(biāo)見下表5。

調(diào)凝劑的添加量一般占水泥總重量的0.5%～1.5%，它的主要作用是確保建筑砂漿與混凝土快速凝固，使水泥快速硬化，縮短凝結(jié)的時(shí)間。在冬天，氣溫較低的情況下，能夠防止低溫下凝結(jié)速度過慢，使混凝土盡快脫模，以符合施工中的使用強(qiáng)度要求。

2 關(guān)于配合比設(shè)計(jì)的概述

在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，要參照水下不分散混凝土施工技術(shù)規(guī)范要求，對于水下不分散混凝土來說，其配制強(qiáng)度公式為Rp=Rs/t+1.645σ，本案例工程中，所要求的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度是C30，施工過程中由于自由落差的原因，在此取Rp=50.2 MPa，t為0.7，σ為4.5。水下不分散混凝土在施工中要通過混凝土攪拌船攪拌后由輸送泵澆筑到鋼套箱內(nèi)，因此，考慮到混凝土的自密實(shí)性與自流平性，對于坍?dāng)U度要控制在400～500 mm范圍內(nèi)，坍落度控制在180～220 mm之間。同時(shí)，為了確保水下不分散混凝土的質(zhì)量，單位水泥的用量要控制在每立方米至少400 kg。初步設(shè)計(jì)試樣配合比見下表6。

3 水下不分散混凝土配合比試拌結(jié)果分析

（1）抗分散性試驗(yàn)分析與評價(jià)。我們知道，抗分散性是評估不分散混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)，進(jìn)行抗分散性試驗(yàn)的主要步驟為：在水箱內(nèi)放置一容積為1500 ml的容器，往水箱內(nèi)注入50 cm的水，拌制水下不分散混凝土2 kg，并從水面自由下落到容器內(nèi)，同時(shí)確保混凝土全部進(jìn)入到容器中。靜置約5分鐘后，提起容器，排掉混凝土表面的積水，稱量其重量，對上述操作重復(fù)進(jìn)行3次，取所稱重量的平均值并精確到0.1%。通常，對抗分散性的評價(jià)要參考水泥的流失量，在具體的施工實(shí)際過程中，往往會以經(jīng)驗(yàn)性進(jìn)行判斷，選取一1000 ml溶劑的量筒，注滿清水，稱取拌合好的混凝土200 g放入量筒中。通過判斷量筒內(nèi)水質(zhì)的清澈度來評價(jià)抗分散性能是否滿足了施工的要求。

（2）養(yǎng)護(hù)成型分析。對于試件養(yǎng)護(hù)成型的要求，與混凝土基本一致。具體成型的方法為：將試模（用于水下成型）放置于水箱中，注入水至試模上限以上150 mm處，將拌合好的混凝土從水面處自由下落至注入水的水箱中，并將試模澆入，要連續(xù)進(jìn)行投料，投料用時(shí)在0.5～1分鐘之間，投料量要超出試模的表面。從水中去除試模后要靜置5～10分鐘，讓混凝土自流、自密。同時(shí)，還要拿木錘在試模的兩側(cè)進(jìn)行輕輕敲擊，以促進(jìn)其排水，敲擊后再將其放入水中。對于超量澆筑的混凝土要用抹刀在初凝前將其抹平，兩天后再進(jìn)行拆模，然后在水中進(jìn)行繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，達(dá)到預(yù)定齡期后取出試件，開展測試工作。

（3）抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)分析。將試件放置于壓力試驗(yàn)機(jī)下壓板的中心位置處，讓試件表面與上壓板輕輕進(jìn)行接觸，將試驗(yàn)機(jī)開啟，使加荷速度控制在每秒0.2～0.3 N/mm2之間，加荷不得沖擊，要均勻，直到將試件破壞，將試件破壞時(shí)的荷載值記錄下來。不同配合比水下不分散混凝土試驗(yàn)結(jié)果見下表7。

通過對比上述7種配合比的試驗(yàn)結(jié)果，我們很容易發(fā)現(xiàn)第1組試驗(yàn)結(jié)果中其抗分散性比較差，同條件早期強(qiáng)度較低；第2～5組測得的試樣坍?dāng)U度較小，同條件早期強(qiáng)度也相對偏低；第6組結(jié)果相對較好，但同條件早期強(qiáng)度相對也偏低；相比較而言，第7組的試驗(yàn)結(jié)果最理想，抗分散性、坍?dāng)U度、坍落度及強(qiáng)度都較符合水下不分散混凝土的要求。因此，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，將第7組試樣的配合比選用為最終的施工配合比。

4 結(jié)語

在該實(shí)際工程案例中，澆筑水下不分散混凝土共計(jì)5774 m3，混凝土的泵送效果比較理想，凝結(jié)硬化抽水處理后，混凝土的平整度較好，鋼套箱的封底混凝土沒有透水和開裂現(xiàn)象發(fā)生，基本達(dá)到了施工預(yù)期的效果，很好地保證了工程施工的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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