C20超緩凝混凝土配合比設計與研究

潘仁愛

（廣西魚峰混凝土有限公司，廣西 柳州 545008）

C20超緩凝混凝土配合比設計與研究

潘仁愛

（廣西魚峰混凝土有限公司，廣西 柳州 545008）

本文結合工程實例，對 C20 超緩凝水下樁基混凝土配合比進行設計，以期混凝土性能滿足鉆孔咬合樁的施工要求。

鉆孔咬合樁；超緩凝混凝土；配合比設計

1 工程概述

柳州市火車站城市綜合交通配套工程（柳州火車東站綜合交通工程）土建施工中，采用深基坑圍護結構的樁排式擋土墻，該結構為使相鄰樁之間的銜接緊密而使擋土墻具有一定擋水的能力，要求在后續施工的鉆孔樁施鉆時，能對前期已澆筑完畢的鉆孔樁樁身混凝土進行適量的鉆削，以求后續施工的鉆孔樁與前期施工完畢的鉆孔樁相互咬合連成一個整體，從而達到使樁排式擋土墻具有擋水的能力[1]。該工程施工中的這些特殊需求，要求混凝土的凝結時間延長至幾十小時，且不能影響混凝土后期強度的發展。為滿足該施工工藝要求，在混凝土攪拌時選用超緩凝外加劑替代普通緩凝外加劑，使混凝土能在施工所需要的時間內保持塑性，并在緩凝作用結束后，混凝土水化反應正常進行，混凝土能正常凝結并且無不良影響，混凝土的 28d 強度能夠滿足設計要求。

1.1 咬合樁施工工藝

咬合樁施工的原則是先施工素混凝土 A 序樁（強度等級為 C20 水下超緩凝），第一根樁采用砂樁處理，再在相鄰兩 A 序樁間切割成孔施工鋼筋混凝土 B 序樁（強度等級為 C30 水下），其施工順序為 A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→A5……，如圖 1 所示。

圖 1 咬合樁施工順序

成孔施工：（1）鉆機就位后，保證套管與樁中心偏差小于 2cm，壓入第一節套管，然后用抓斗從套管內取土，一邊抓土，一邊繼續下壓套管。抓土過程中，隨時監控檢測和調整套管垂直度，發生偏移及時糾偏調整（垂直度控制用線垂垂直方向控制，同時采用兩臺經緯儀垂直方向監控套管垂直度）。

（2）當孔深度達到設計要求后，及時清孔并檢查沉碴厚度，若厚度大于 10cm，則繼續清孔直至符合要求。可用抓斗輕輕放至孔底把沉碴清完。

（3）確定孔深后，及時向監理工程師報檢，檢測孔的沉碴和深度。

（4）樁成孔期間，每根樁約出土 50m3，利用施工間歇時間，進行土石方外運，避免土石方堆在現場影響后續施工。

（5）在最后一節護筒安裝完成后，用 2m 靠尺測定護筒垂直度，進而推算出整條樁成孔垂直度。

1.2 咬合樁施工中對混凝土要求

超緩凝混凝土的作用是延長 A 序樁混凝土的初凝時間，以達到其相鄰 B 序樁的成孔能夠在 A 序樁混凝土初凝之前完成，這樣便給套管鉆機切割 A 序樁混凝土創造了條件。

超緩凝混凝土技術參數如下：（1）混凝土緩凝時間≥40h；

（2）混凝土坍落度：(200±20)mm；

（3）混凝土的 3d 強度值不大于 3MPa；

（4）28d 強度值滿足設計要求。

咬合樁施工成敗的重中之重為 A 序樁的超緩凝混凝土的初凝時間是否滿足達到 60h 的要求。

2 超緩凝混凝土配合比設計研究

由于水下混凝土灌注是連續作業，一旦灌注就必須一氣呵成。在對混凝土的粘聚性、坍落度損失、抗壓強度、緩凝時間等各項指標的控制中，原材料的質量控制是至關重要的因素。

2.1 優選原材料

（1）水泥：選用廣西魚峰水泥股份有限公司生產的 P·Ⅱ42.5 硅酸鹽水泥，其物理性能符合 GB 175—2007《通用硅酸鹽水泥》標準要求，如表 1 所示。

（2）礦粉：選用柳州臺泥新型建材有限公司生產的 S95 級礦粉，各項品質指標符合 GB/T 18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》標準中 S95級礦粉要求，指標如表 2 所示。

表 1 水泥物理性能

表 2 礦粉技術指標

（3）粉煤灰：選用來賓電廠生產的Ⅱ級粉煤灰，各項品質指標符合 GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標準中Ⅱ級粉煤灰要求，檢驗結果如表3 所示。

表 3 粉煤灰性能指標 %

（4）砂子：選用廣西魚峰混凝土有限公司生產的石灰石質機制砂，表觀密度 2650kg/m3，松散堆積密度1600kg/m3，細度模數 Mx為 2.9，石粉含量 5.8%，泥塊含量為零，亞甲藍 MB 值為 0.4g/kg，最大壓碎指標值為 10%，篩分試驗結果如表 4 所示。

表 4 砂子級配篩分試驗結果

（5）石子：選用柳州祥云破碎公司生產的 5～25mm 連續級配碎石，表觀密度 2650kg/m3，松散堆積密度 1550kg/m3，含泥量 0.2%，泥塊含量為 0，壓碎指標值為 13%，顆粒級配篩分試驗結果符合 GB/T 14685—2011 標準中 Ⅱ 類要求。

（6）外加劑：選用江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產的聚羧酸系高性能緩凝減水劑，固體含量 8%，減水率為 20%，水泥凈漿流動度 240mm，初凝時間62h，終凝時間 70h。

緩凝減水劑的主要作用是膠凝材料水化過程中，在水泥顆粒表面形成一層不溶性質的膜層，阻止水泥顆粒與水的進一步接觸，延緩水泥的水化反應，從而達到調整新拌混凝土初、終凝時間，減輕或者抑制膠凝材料水化所引起混凝土的坍落度損失。

2.2 配合比設計及試驗分析

水下混凝土的配合比設計，需要考慮抗壓強度、和易性、密實度等性能。依據 GB/T 50476—2008《混凝土結構耐久性設計規程》、JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》、JGJ 94—2008《建筑樁基技術規范》、DBJ/T 45—002—2012《機制砂混凝土應用技術規程》，經過多次混凝土試配，結合工程實際要求，進行對比、分析和調整，最終確定生產配合比及混凝土性能見表 5。

圖 1 混凝土試配經時狀態

如圖 1 所示，新拌混凝土無離析、泌水現象，包裹性、粘聚性好；6h 后仍然具有一定流動性；72h 拆模

表 5 混凝土生產配合比及工作性能

后，試件表面及內部仍處于濕潤狀態，膠凝材料水化程度低。

圖 2 顯示混凝土的強度發展趨勢不同于普通混凝土，3d 抗壓強度小于 3MPa，3d 至 7d 齡期內混凝土強度發展緩慢，14d 抗壓強度達到設計強度 90% 的，28d抗壓強度達到 32.5MPa，符合工程設計要求。

圖 2 混凝土抗壓強度

3 結論

（1）由于咬合樁施工工藝的特殊性，對混凝土提出的要求高，在配合比設計時綜合諸多方面因素的考慮，經過反復試配、調整，最終確定施工配合比。同時拓展了筆者視野，給以后進行特殊施工部位的配合比設計工作帶來了新思路、新方向。

（2）經過對外加劑的調整，混凝土緩凝時間為42h，初凝時間達到 60h，3d 強度值不大于 3MPa，28天強度值滿足設計要求。

（3）嚴格把控各原材料質量，經施工現場驗證，所生產混凝土施工性能良好。

[1] 李用敏．超緩凝混凝土的探索[J]．廣東水利水電，2002(4)∶ 9-10．

[2] GB/T 50476—2008．混凝土結構耐久性設計規程[S].

[3] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比設計規程[S]．

[4] JGJ 94—2008．建筑樁基技術規范[S]．

[5] DBJ/T 45—002—2012．機制砂混凝土應用技術規程[S]．

［通訊地址］廣西省柳州市柳南區柳太路 62 號（545008）

潘仁愛（1986—），男，本科，中級工程師，長期從事預拌混凝土和預拌砂漿技術管理工作，現任試驗室主任。