水下灌注樁自密實混凝土配合比參數對混凝土性能影響的研究

王趕，尹志偉

（1. 為海集團，江蘇 泰州 225500；2. 泰州市為海混凝土有限公司，江蘇 泰州 225300）

水下灌注樁自密實混凝土配合比參數對混凝土性能影響的研究

王趕1，尹志偉2

（1. 為海集團，江蘇 泰州 225500；2. 泰州市為海混凝土有限公司，江蘇 泰州 225300）

水下灌注樁是自密實混凝土應用較早、使用最廣泛的一種工程部位，如果混凝土性能不能滿足設計要求，將會對整個工程結構安全留下重大安全隱患。本文主要采用 L16(45) 正交設計方法，根據不同膠水比（水膠比）、漿體體積率、粗集料級配、細集料細度模數、砂率得出不同混凝土配合比，通過力學性能、坍落度、擴展度、T500時間、粗骨料振動離析率等指標檢驗混凝土性能，最終分析出各配合比參數對水下灌注樁自密實混凝土性能影響。

水下灌注樁；自密實混凝土；配合比參數；性能

0 引言

改革開放后，特別是新千年后，隨著城市化進程的加快，高鐵、地鐵、高層超高層建筑等大型建筑已廣泛應用于民生基礎設施中。樁基礎工程的質量直接關系到整個建筑物的安危，由于灌注樁屬于隱蔽工程，出現問題不易監測，且灌注樁混凝土無法振搗，因此樁基混凝土的質量控制尤為重要。

1 試驗設計

1.1 材料選擇

（1）水泥：P·Ⅱ52.5，密度 3160kg/m3；

（2）粉煤灰：Ⅱ 級灰，密度 2630kg/m3；

（3）粗集料：水成巖，壓碎值 15%，含泥量 0.5%，泥塊含量 0%，針片狀含量 4%，密度 2680kg/m3；

（4）細集料：Ⅱ 區天然中砂，細度 2.5，含泥量 1.8%，泥塊含量 0.2%，密度 2700kg/m3；

外加劑：聚羧酸減水劑，含固量 11%，建議摻量 1.5%～2.5%，密度 1026kg/m3；

（5）水：自來水，密度 1000kg/m3。

1.2 參數選擇

采用 L16(45) 正交表頭設計，因素包含：膠水比、漿體體積率、粗集料粒徑、細集料細度模數、砂率，相關參數見表1。

表1　自密實混凝土配合比 L16(45) 正交設計表

根據表 1 各設定參數，得出試驗計劃表見表 2。

表2　試驗計劃表

1.3 試驗配合比

混凝土含氣量控制 3%，粉煤灰摻量 30%，計算得試驗配合比，見表 3。

2 試驗結果分析

2.1 試拌

根據表 3 試驗配合比，試拌時拌制 15L，經試拌，各試驗數據見表 3。

2.2 數據直觀分析

對表 3 試配結果進行直觀分析，分析數據見表 4 直觀分析表。

由結果可分析出：

（1）混凝土強度受膠水比大小決定，其他因素有一定影響，但影響程度不大；

表3　試驗配合比和結果

表4　直觀分析表

（2）當膠水比低于 2.00、漿體體積率小于 0.305 時，混凝土力學性能、抗離析性能能滿足要求，但工作性無法滿足水下灌注自密實混凝土性能要求，主要是因為該條件下的包裹和填充細集料的粉體顆粒少，導致漿體的流變性能差。

（3）膠水比與漿體體積大小對坍落度和擴展度大小的影響程度明顯；細集料細度模數對坍落度有一定影響，說明細度模數是細集料粗細顆粒含量多少的一種表征，表明砂子的粗細對混凝土坍落度、砂率有顯著的影響，對強度則沒有影響[2]。

（4）離析率（振動離析率）是反映自密實混凝土拌合物穩定性的一個重要指標，各因素對其影響程度為：膠水比＞漿體體積率＞砂率＞粗集料粒徑＞細集料細度模數；相同水膠比前提下，漿體體積越大，混凝土離析率越高，這是因為隨著單位用水量的增加漿體稠度越來越低。

3 結論

（1）水下灌注樁自密實混凝土應根據設計強度等級選擇合適的漿體體積率，當水膠比大于 0.50 時，漿體體積率不宜小于 0.305。

（2）砂宜選擇中砂；0.40 以上水膠比，砂率宜選擇42%～46%，0.40 以下水膠比，砂率宜選擇 38%～42%；粗集料宜選擇連續級配集料。

（3）該試驗未考慮增粘劑對混凝土稠度的影響，添加適量的增粘組分可能會大大改善自密實混凝土抗離析性能，因此各參數的影響關系還有待更深入的研究。

［通訊地址］為海（泰州）建材有限公司（225500）

王趕（1981—），工學學士，為海集團有限公司工程師。