大方量水下灌注砼性能研究_建筑设计论文发表

大方量水下灌注砼性能研究

尹登华

摘要：重点阐述大方量水下灌注砼的工作性能研究和现场实际控制措施。

关键词：水下砼 性能研究

1工程概况

淳安县环湖公路上江埠大桥及接线工程SO2合同段公路主线长3.53公里，其中上江埠1号特大桥全长1278米，主墩为空心墩，基础采用4根Ф3.0m钻孔桩基础，交接墩基础采用4根Ф2.0m钻孔桩基础。上江埠2号大桥全长562米，主墩基础采用4根Ф2.8m钻孔桩基础，交接墩基础采用4根Ф2.0m钻孔桩基础。

2本工程水下灌注砼特点

2.1本桥单桩砼方量很大，最大的理论方量达750多方，灌注持续时间很长。

2.2运输条件十分不利，采用运输船加大罐的方式将砼运至浇注点。

2.3运距较远，砼在大罐的静置时间不少于2小时。

本工程水下灌注砼以上的这些施工特点决定了该工程对砼的工作性提出了很高的要求。

3大方量水下灌注砼性能研究

上江埠试验室针对本桥水下灌注砼的这些特点对该砼的工作性进行了细化并分别进行了研究和优化。

3.1材料组合：综合考虑搅拌站布置场地狭小，粉料储存罐配置较少，以及该水下砼的以上这些特点，试验室在配比设计时，将胶凝材料设计为水泥加粉煤灰的组合。对水下砼本身而言，由于粉煤灰自身的玻璃珠晶体结构，掺加适量粉煤灰所形成的滚珠效应使得砼的和易性和流动性均有一定程度的提高。试验表明，在本桥水下灌注砼配比设计中，将粉煤灰掺量定为总胶材的20%，对砼的流动性、和易性均有很大的改善。试验结果见表1：

在粗骨料的使用上本工程采用二级配，考虑到细骨料细度模数较大，且细料含量偏少，故在大小石子的比例确认上经过试验定为6：4较为理想。

3.2流动性、和易性

良好的流动性和和易性对大方量水下灌注砼至关重要，无论是出机新拌砼还是运至浇筑地点输入导管内的砼都必须具有良好的流动性和和易性。砼的流动性受许多因素的影响：混合料的含水量、配合比、集料的性质、时间、温度、水泥的特性以及外加剂。

综合材料的供应情况以及大方量砼灌注的要求，试验室在该砼配比设计、试配、调整过程中研究了用水量、砂率、减水剂品种和掺量对砼流动性、和易性的影响。

3.2.1用水量对砼流动性、和易性的影响。

影响砼工作性最重要的因素是用水量。增加用水量将使得砼易于流动，但是，增加用水量除降低强度外，还会引起离析（粗集料沉淀）和泌水。一般说来，任何粒子的聚集都需要一定量的水以获得可塑性。首先，必须有充足的水吸附在颗粒的表面上；其次，水必须填充颗粒间的空隙；另外的水以水膜将颗粒分开起润滑作用。在研究用水量的影响时试验结果如下：

编号 用水量（kg/m3） 砼坍落度（mm） 砼和易性、流动性　 表2

A 185 180 较好

B 190 230 一般

C 188 220 较好

综合表2所示的试验结果，试验室将该水下砼用水量定为188 kg/m3，这样使新拌砼的流动性和和易性处于较佳状态。

3.2.2砂率对砼流动性、和易性的影响

砂率对砼的工作性影响也较为明显。增大砂率，将使骨料比表面积增大，则包裹颗粒所需的水泥浆较多，剩余相对较少的水泥浆则降低了砼的工作性；反之降低砂率，剩余较多的水泥浆可增进砼的工作性。

在研究砂率的影响时试验结果如下：

编号 砂率（%） 砼坍落度（mm） 砼和易性、流动性 表3

A 46 170 良好

B 41 240 较差

C 43 230 一般

D 44 220 较好

综合表3所示的试验结果，试验室将该水下砼砂率定为44%

3.2.3减水剂品种和掺量对砼工作性的影响

当砼处于流动性阶段，工作性随着时间的延长而持续地降低，其原因部分为由于C3S和C3A的水化作用所引起，甚至在整个诱导期慢慢延续；部分由于蒸发作用和吸收作用使砼失水。此外，由于在颗粒表面上有水化产物存在，改变了颗粒的相互作用。这种坍落度损失虽然在搅拌后半小时到1小时内损失最大，但大致与时间成线性关系。因此在这种大方量水下灌注砼配比的设计过程中，要着重考虑砼的经时保塑性以及要确保砼具有较长的缓凝时间，本工程将该水下灌注砼的初凝时间定为30小时，将经时保塑性考虑为2小时坍落度只能损失1cm，通过在外加剂中添加一定量的缓凝成份和保塑成份来达到上述目的，在研究减水剂掺量对砼流动性，和易性的影响时试验结果如下：

编号 减水剂掺量（%） 砼坍落度（mm） 砼和易性、流动性 表4

A 0.8 140 良好

B 1.1 240 较差

C 9.5 215 好

综合表4所示的试验结果，试验室将该砼中外加剂掺量定为0.95%

4砼的现场控制

考虑到大方量水下灌注砼的以上特点和要求，对该砼的现场控制显得尤为重要，对该砼的现场控制主要体现在对原材料的控制、对砼生产过程中的质量控制、和对砼运输、灌注环节中的质量监控上。结合本工程的实际情况，试验室对砼的现场控制要点主要有以下几个方面。

4.1对砼原材料的质量控制要点

4.1.1水泥：主要防止热水泥的使用。由于市场供应问题，每次进场的水泥温度均在73°C左右，为了保证砼灌注的稳定性，每次水封前必须提前储备有一根桩所用的水泥数量，并在使用前测量水泥温度，60°C以上的水泥禁止使用。

4.1.2细骨料：主要控制进场细骨料的粗细和含泥量。因为地处湖区，所使用的砂子极其不稳定，对每次进场的砂子都要检验其细度模数，并根据砂子的实际粗细适当调整砂率。

4.1.3粗骨料：主要控制进场石料的粒径和石粉含量，确保所进石料和试拌配比时所用石料大体一致。

4.2砼生产运输过程中的质量控制要点

当所进原材料确保稳定后，在砼的实际生产和运输浇筑过程中的质量控制就显得尤为重要了，这也体现了我们的施工管理水平，任何一个小细节的疏忽都会导致整个灌注的中断。

4.2.1砼生产过程中的质量控制

在每次开盘前都要对搅拌机进行检查，着重检查水泥、粉煤灰秤的下灰口，看其下灰是否顺畅；还要重点检查外加剂秤，看其是否准确，时间允许的话尽量每次开盘前都自校一次。

开盘过程中要有专人指挥并辅助靠船，将船及时就位并临时固定好后，将大罐洒水润湿处理，以免砼静置时间过长粘罐。大罐内壁湿润后还得检查大罐内是否有积水，以免影响新拌砼的工作性能。在砼生产过程中必须有试验值班人员全程跟踪，包括配料和砼出机前都要经过试验人员确认合格后方可将生产出的砼放入大罐内。

4.2.2砼运输浇筑过程中的质量控制

每次灌注砼前必须根据砼方量和运距合理配置船只数量和大罐数量，确保水封过程的流畅。在大方量水下砼的灌注过程中，我们在前台设置了一台重拌仓，每次运至前台的砼必须经过重拌仓进行二次拌合后方能进入水封导管口。重拌仓的设置除了对砼进行二次拌合进一步确保所拌砼的质量外，还能部分弥补因起重吊机、泵机等设备因暂时故障需要维修所造成的停顿。当然在大方量水下桩的灌注过程中，强有力的组织非常重要，如有异常，前后台要及时沟通、及时解决。

5小结

总之，大方量水下灌注桩对砼的工作性能要求很高，生产灌注时间历时也较长，这也要求我们在砼的原材料控制、砼配比、砼生产的稳定性方面格外小心，只有把砼从原材料的进场到砼最后灌注的各个环节控制好了，大方量水下砼的施工风险也就控制住了。