C35水下海工混凝土配制技術

張 浩

（中交一公局廈門工程有限公司， 福建 廈門 361000）

1 工程概況

本工程所提及的項目名稱為海南鋪前大橋，該項目位于鋪前鎮，其起點與公路相連，直接向西南方向延伸，從后西村西北角的方向踏入北港島，從島的西北方向再次延伸，橫跨鋪前灣，從塔市再穿過養殖場，最后與江東大道的二期修建段相連。整個項目的總長度可達到 5597m，本文所提及的鋪前大橋是其中最為重點的一項工程，總體長度達到 3959m。本標段為第 1合同段，起訖樁號：K11+710～K14+597.022，即鋪前大橋海口側引橋及接線工程，主線寬32.0m，雙向六車道，設計行車速度80km/h。。

2 試驗

2.1 原材料

2.1.1 細集料

在選擇細集料時，要用配置最為頂級的中砂。干凈的河沙有較少的含泥量和較多的石英顆粒含量。最好將砂的細度模數最低取值為 2.6，最高取值為 2.9。因為砂的細度模數若低于2.5，配置的混凝土拌合材料的黏度較高，不利于進行振搗，同時還會增大水泥的用量，增加不必要的投資。細集料的技術要求：氯離子在砂中含量最大取值為0.02%，泥在砂中的含量最大取值為2.0%，泥塊的最大含量為0.5%。海砂、山砂的風化情況較為嚴重，不適合作為細集料使用。

2.1.2 粗集料

C35的混凝土強度受到粗集料的強度系數、顆粒形狀、級配情況、是否含有雜質等因素的影響。若想配置出符合要求的C35混凝土，選取符合規格的粗集料至關重要。質地堅硬、雜質含量較少的碎石是粗集料的首選。其壓碎的指標量為14%，其中有8%的含量是針片狀顆粒。在粗集料中，硫化物及硫酸鹽含量的最大值為0.5%。

2.1.3 水泥

在選擇水泥時，優選等級強度是42.5或52.5，其水泥類型多為低堿硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。這種水泥有著較為穩定的質量，混凝土的拌合材料受到的強度影響較低。立窯水泥不可用于海工混凝土水泥材料，其次也不能使用早強型水泥和含有較高的C3A含量的水泥。務必將水泥中的C3A含量最低取值為8%，氯離子的最大含量取值為0.03%。

2.1.4 粉煤灰

粉煤灰的燒失量最低取之為8%，需水量比≤100%，氯離子含量＜0.02%，三氧化硫的含量最低取值為2%。

2.1.5 礦渣粉

膠凝材料的配置需要選擇合適的礦渣粉，其礦渣粉的面積每千克需控制在360～440m2/kg，需水量比小于等于100%，燒失量小于等于3%。

2.1.6 外加劑

配置C35型號的混凝土需要用到大量的水泥，由于水膠比小，需要嚴格控制混凝土拌合物的黏度。其中最為關鍵的是選擇正確的外加劑，最好選擇和水泥相溶性好的外加劑，混凝土的最佳表現需如下所述：混凝土拌合物的性能需得到較為明顯的提升，坍塌度較小，有著較高的密實性能，而且材料的耐久性很好。外加劑實質上就是減水劑的一種，本工程中的減水含量需達到 25%。氯離子含量不得大于混凝土中膠凝材料總重的0.01%。

2.2 混凝土配合比設計

海工混凝土除了使用低堿硅酸鹽水泥，宜摻多種礦物摻合料，使混凝土更加密實C35 水下海工混凝土需滿足海洋工程中要求的混凝土需具備的和易性較好、性能較強、較強的抗腐蝕性及因處海洋的特殊環境需具備的較好耐久性，在外觀上還需保證表面整潔、不會出現蜂窩等不平整問題以及不會出現水線等一系列要求。經過反復試驗以最佳的配比配制出能夠符合海洋工程需求的，具有高強度、流動性較佳、泌水性低、抗腐蝕性強的海工混凝土，同時通過相關技術分析研究，達到性能要求的同時也能滿足海洋工程中對于外觀的高標準要求。以 3組試驗組來進行海工混凝土配比試驗工作，分組配比觀察分析，記錄混凝土在性能、耐久性、氯離子擴散系數以及表層外觀的對應變化，通過對比找出能夠符合海洋工程需求的最適混凝土配比。

3 混凝土的性能

3.1 拌合物性能

根據3組試驗分析得出的結論，C35海工混凝土配比坍落度分別是170mm、160mm、165mm，均滿足混凝土設計坍落度（140～180）mm的要求。 實測表觀密度分別是2430kg/m3、2420kg/m3、2400kg/m3，根據《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2011）的相關規定，混凝土拌合物表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的2%，經計算都小于計算值2400的2%，不需要調整配合比。拌合物的保水性好，粘聚性良好，含砂情況多，拌合物泌水率分別是2%、3%、4%，拌合物的含氣量分別是3.9%、3.6%、3.2%。綜合評定混凝土和易性較好。

3.2 力學性能

通過研究分析3組不同的配比試驗數值得出結論可知，水膠比為0.35的強度滿足設計強度要求。當試驗時間達到28d時，其中的抗壓強度值可達到44.8MPa。剛好達到配制強度 43.2MPa的要求。粉煤灰的加入使混凝土的強度在配置的過程后會有持續的強度增長。

3.3 耐久性能

經檢測28d氯離子擴散系數為0.796×10-12m2/s，56d之后氯離子的擴散系數每秒可達到0.40×10-12m2。根據氯離子的擴散系數的變化可測試出混凝土的耐久性。試驗天數的不斷延長，試驗組中混凝土抗氯離子滲透性呈現上升趨勢，當達到56d時，氯離子擴散系數快速下降，在試驗第28d～56d中，氯離子擴散系數都會比其需達到的標準需求更低。這主要由于混凝土和易性較好，膠凝材料使混凝土內部的間隙被填充，防滲透性的性能明顯提升。

3.4 外觀質量

使用試驗組進行外觀效果測試，將兩組涂抹于墻體上。根據試驗效果顯示取出的試驗組在混凝土硬化之后均能夠產生較好效果的外觀，不會出現麻面、氣泡等影響外觀的不良問題，且涂抹均勻顏色。在混凝土中摻入高性能外加劑會使整體粘度增加，當膠凝材料使用量較多時漿體較足，使整體包裹性較好，不會出現泌水的問題。

4 實體結構驗證

使用水膠比0.35的進行水下海工混凝土立柱測試，通過在大構件中進行使用與未使用模板布硬化之后會對整體外觀產生的不同效果對比分析。根據實際試驗可知，使用模板布的混凝土硬化后形成的立柱表面外觀都較佳，不存在麻面、蜂窩以及氣泡等影響外觀的問題，同時涂抹之后整體顏色分部均勻，只存在微小色差，氣泡都能夠被引出。

5 結束語

綜上所述，經過對比試驗，最終配制出的C35水下海工混凝土符合工程性能要求，在 28d的試驗期中抗壓強度全部＞43.2MPa，其氯離子擴散系數 28d、56d均滿足設計文件要求，完全符合水下海關混凝土施工相關技術性能和力學性能的需求標準。為滿足成型混凝土結構件滿足設計要求，對混凝土配合比設計是一方面，還有其他很多措施，確保水下海工混凝土能夠保持較高的耐久性、抗腐蝕性，項目混凝土澆筑均采用模板布，確保混凝土表面密實。鋼筋保護層設計要嚴格，鋼筋采用高性能環氧樹脂鋼筋。混凝土構件有防腐涂層防護等。