海工混凝土配合比設計及施工質量控制

■陳木英

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司，福州 350003）

海工混凝土配合比設計及施工質量控制

■陳木英

（福建省交通建設工程監理咨詢有限公司，福州 350003）

本文結合沿海項目為實例，對不同等級的海工高性能混凝土的配合比進行設計和優化，同時從配合比的制定、混凝土的拌制、澆注、表面處理對施工期間質量控制措施進行了總結，旨在為同類項目配合比的設計優化與質量控制提供參考。

海工混凝土 配合比 設計 質量控制

1 工程概況

某環島公路 （金井灣大橋及接線工程）路線全長2.023km，采用一級公路兼城市主干路標準建設，雙向六車道，主線設計速度60km/h，輔道設計速度30km/h，道路紅線寬度為60m（主線橋寬度46m），本項目橋長833.4m，下部結構為柱式墩，上部結構為變截面等截面預應力砼連續箱梁。該項目地處如意灣海域，受海洋風、浪、流、潮、霧、雨等環境因素影響較大，且地質條件復雜，各部位混凝土材料等級及耐久性要求見下表1所示。

表1 各部位混凝土材料等級及耐久性要求

混凝土采用符合 《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》（JTJ275-2000）的海工耐久性混凝土，采用水泥、砂、石料和水均應符合 《公路橋涵施工技術規范》（JTJ/T F50-2011）的有關規定，避免發生堿集料反應。海上環境對結構的防腐和耐久性要求高，海工混凝土配合比及施工過程控制要求比較嚴格，混凝土配制應選用優質水泥和級配良好的優質骨料，本文以承臺為例，介紹海工混凝土配合比設計及施工質量控制。

2 海工混凝土配合比設計

2.1 設計方法

2.1.1 水膠比確定

根據混凝土要求進行水膠比計算，公式：

上述公式中，aa、ab別表示回歸系數；應當結合工程所采用的集料以及水泥品種等，再經由試驗完成混凝土強度與水膠比關系式的明確；fcu,0表示混凝土所配制抗壓強度。

在上述試驗資料均不具備的情況下，則可采用卵石混凝土 aa為 0.48，ab為 0.33，而碎石混凝土 aa為 0.46，ab為0.07。

2.1.2 膠凝材料用量

計算公式為：

公式（2）中，mw0主要是指每立方米混凝土所使用的水量；mc0則主要表示每立方米混凝土所采用的膠凝材料用量。

在計算中，若結果顯示超過最低水泥用量，則表明其耐久性符合標準，反之則表示不合格。

2.1.3 砂率確定

混凝土砂率越小其坍落度則越佳，在對其選取時，應結合粗骨料粒徑、品種、細度模數以及水膠比來確定。若混凝土的坍落度超過60mm，需通過試驗對其砂率進行確定，同時還可在細度模數的基礎上，結合坍落度每增加20mm，即可增加1%的砂率的方式來確定。

2.2 海工混凝土配合比優化設計

2.2.1 設計要求

C40海工混凝土主要用承臺，其配制的強度為49.8MPa，坍落度則為180～220mm，84天氯離子擴散系數不大于2.5×10-12m2/s。

2.2.2 設計參數

配合比設計參數如表2所示。

2.2.3 配合比設計

根據表2中所體現的參數來進行配合比的設計，其配合比設計與試驗結果見表3、表4。

根據表3與表4結果來看，通過對比，基準配合比的和易性、坍落度、擴展度、含氣量、抗壓強度、氯離子擴散系數等指標均滿足設計要求，故本次施工選取PHB-007-2配合比作為本項目承臺的配合比。

3 海工混凝土施工質量控制

3.1 配合比的制定

在進行現場施工的過程中，混凝土配合比質量可直接對整個施工質量造成影響，在制定配合比時，應結合結構特點和相關規定來實施有效控制，若一次性使用量較大的情況下，則需要對混凝土配合比試驗資質與資料等進行審核。在施工過程中，也應當隨時進行抽檢，以免發生偷工減料的情況。根據《混凝土結構工程施工與驗收規范》（GB50204）中規定進行混凝土配合比設計。針對海工混凝土環境的特殊性，在確定最低單方混凝土膠凝材料以及最大水膠比時，需滿足表5中規定。

表2 C40海工混凝土配合比設計參數

表3 配合比設計

表4 配合比設計試驗結果

表5 海工混凝土規定

除此之外，混凝土的膠凝材料總量必須控制在500kg/m3范圍內，通常情況下不得超出550kg/m3。若通過計算，其結果超過550kg/m3，則必須通過提高水泥強度等級的方式來進行有效處理。0.8%～1.2%為最佳外加劑摻量。

3.2 混凝土的拌制

在對混凝土進行拌和時，必須對其加入的水量進行嚴格控制，準確計算集料帶入的水分，以此來確定施工配合比并且要保證配料偏差能夠滿足以下幾點要求：水、外加劑、膠凝材料（±1%）；粗、細集料（±2%）。

采用粉劑作為外加劑時，可適當延長攪拌的處理時間，通常應當達到30s以上；若采用液體外加劑時，則需要對加入水量進行控制，將溶液中的水量扣除。

加料順序是海工混凝土攪拌過程中非常重要的部分，集料在進行拌和期間，會吸入部分外加劑與水泥漿，為此，在將外加劑加入其中的同時，必須嚴格按照集料要求，對其進行充分的拌濕處理，以此來實現對集料吸附的有效控制，從而實現減水的目的。

3.3 澆注

在海工混凝土施工過程中，建議采取泵送施工，通過高頻率的振搗來促使其成型。自由傾落度必須控制在2m以內，若沒有出現離析和分層情況，則可適當增加傾落高度，但仍然建議控制在4m以內。建議在進行攪拌處理之后90min內，必須完成泵送。

建議通過分塊分層連續澆筑的方式進行處理，這更易避免施工縫的出現。在分層處理時，可通過階梯狀分層或者斜向分層兩種方式來實施（見圖1），結合施工組織實際情況，確定分層厚度和分塊大小，通常根據混凝土澆筑層、各澆筑塊均不得出現施工冷縫的情況來處理，混凝土分塊和分層必須按照施工方案來確定。但最大分層厚度必須控制在振搗棒的作用范圍內，即不得超過500mm。

3.4表面處理

海工混凝土表面處理如下：

（1）在海工混凝土進行澆筑時，必須及時排除泌水。

坡度法、引流法以及真空吸水法均是較常用的泌水排除方法。坡度主要是在混凝土澆筑的過程中，將混凝土表面保留適度的坡度，實現泌水的自動排除；引流法則主要是指在進行澆筑期間，將產生的泌水集中在一起，再運用排水工具來幫助其將泌水排除；真空吸水法則主要是指在完成澆筑處理之后，在混凝土表面放置一個吸水膠墊，經由真空吸水機來幫助混凝土將多余的水分完全去除。

圖1 大體積混凝土澆注分層、分塊示意圖

（2）在完成混凝土的澆筑處理之后，可運用混凝土抹光機或者刮杠對表面進行抹平、刮平處理，再以水抹子將其搓平，若有要求則可實施壓光處理。在處理過程中，需考慮混凝土收縮過程中產生的力學作用，以免出現裂縫，在終凝之前需反復多次進行抹光處理，確保收縮裂縫能夠及時恢復，以免形成永久性裂縫。

（3）若混凝土的表面有較厚的浮漿，則必須在混凝土初凝之前加入石子漿或者將浮漿完全消除，確保混凝土更為均勻。在對石子漿處理時，需將其充分振搗充實，并及時完成表面的處理。

4 結論

海工混凝土由于長期受到風浪、潮汐的影響，為了保障其使用安全性，故加強其配合比設計和施工質量的控制具有重要意義。在對配合比設計中，必須通過試驗確定最佳的配合比，而在施工質量控制中，則從各環節來實現全過程控制，促使混凝土整體質量得到顯著提升。

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