浅谈水下混凝土灌注桩配比实验分析

摘要：文章笔者通过对实验中对比调试过程的简单阐述，对先回下混凝土的相关性能进行了研究分析，仅供参考。

关键词：建筑工程；水下混凝土；要求；性能

中图分类号： TU198 文献标识码： A

前言：

本文笔者对常用的水下灌注桩混凝土C25、C30，采用常见材料不加抗分散剂的方法进行了设计与配制。 由于地质构造复杂多变，地下水资源丰富，随着建筑向空间、地下的发展，建筑基坑的施工会越来越复杂，在对建筑物进行地基基础处理时，会经常遇见水下施工混凝土的情况。长期以来人们一直采用通过支护和降排水使基坑的地下水位位于基底以下的敞开式的施工，尽管使用这种方法和措施能完成基坑工程的施工和水下混凝土的浇筑，但存在着经济性差、不能连续施工、施工质量不好等缺点。这种情况下如果使用水下混凝土来解决一般混凝土的入水分散的问题，对于基础施工会带来很大的便利，整个工程造价也会降低很多。但若工程类型不是水利类的构筑物，一般单个工程对水下混凝土的需求量都不会很大，作为小工程量使用的水下混凝土单独去采购少批量的抗分散剂并不经济，添加抗分散剂的混凝土在生产技术处理上也不容易控制。

1、水下混凝土及其要求

水下不分散混凝土也称为水下浇筑混凝土，是一种在干处进行拌制，在水下浇筑和硬化，不会像普通混凝土那样，在水的作用下集料与水泥浆发生分离的新型混凝土。水下不分散混凝土具有高黏聚力，抗分散、离析性能，并能在水下自流平、自密实形成优质、均匀的混凝土。水下不分散混凝土着眼于材料体系本身性质的改善，这种新的混凝土技术，在建筑基坑工程应用前景非常广泛。

水下灌注桩由于在水下成型，施工条件苛刻，必须连续不间断施工，防止断桩；水下混凝土要求满足粘稠性即在水中时水泥不流失，骨料不离析；同时由于水下混凝土不能振捣，需要其能满足自流平和自密实性能，因此一般水下混凝土均需要很大的流动性。根据标准DL/T5117-2000《水下不分散混凝土试验规程》，水下混凝土要求满足坍落度230±20mm，坍扩度在450±20mm，水泥流失量＜1.5%，初凝时间＞5h，终凝时间＜30h 等性能。

水下混凝土由于施工环境的特殊性，对配制混凝土的原材料要求严格。水泥应采用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5或52.5；骨料应选择质地坚硬、清洁、级配良好的骨料，粗骨料采用一级配河卵石或碎石，粒径为5mm ～ 20mm，细骨料用水洗河砂，细度模数为2.6-2.9；拌合用水应采用饮用水。

2、配合比及原材料

根据标准JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》设计出初步配合比，考虑到水下混凝土由于受水的影响，即使用相同的配合比，一般会比陆上砼低一个强度等级，故将配合比设计强度提高一个等级。由于本地机制砂使用更多，且机制砂具有棱角性，对混凝土的强度更有利，本次试验选用机制砂，根据经验采用机制砂时，砂率可适当增大，故较标准参考值38 ～ 42%增加了2%。经过多次试配与调整，最终选定的C30水下混凝土配合比见表1。

该配合比所以原材料情况如下：普通硅酸盐水泥P・O42.5R，厂家：四川国大水泥股份有限公司，80μm筛余0.4%，初凝时间280min，终凝328min，28天强度51.8MPa；Ⅱ类机制砂，产地：阆中市文成镇白沙坝砂石厂，细度模数2.8，石粉含量2.7%；5-20mm连续级配碎石，产地：阆中市双龙镇利益砂石责任有限公司，针片状颗粒含量4%，空隙率43%；外加剂：QH-5 高性能减水剂，厂家：四川齐汇科技有限公司，掺量：1.5%。

根据标准设计的C25初步配合比中水泥用量不能达到标准规定的水下混凝土水泥最低用量，为了使配合比更经济，采用掺矿物掺合料的方法来改善混凝土的工作性能，达到最低胶凝材料用量的要求，因此C25水下混凝土配合比见表2。

该配合比所以原材料情况如下：普通硅酸盐水泥P・O42.5R，厂家：四川亚东水泥有限公司80μm 筛余0.6%，初凝时间196min，终凝243min，28天强度49.3MPa；Ⅱ类机制砂，产地：新津，细度模数2.9，石粉含量2.3%；5-20mm连续级配碎石，产地：四川新津，针片状颗粒含量3%，空隙率42%；外加剂：泵送剂P823，厂家：巴斯夫化学建材有限公司，掺量：3.0%，；F类Ⅱ级粉煤灰，厂家：搏磊综合开发有限公司；S95级矿粉，厂家：邛崃宇兴矿粉有限公司。

3、混凝土性能

混凝土的性能有多种指标，直接影响现场施工的性能有混凝土的和易性和凝结时间。和易性又称工作性，它是一项综合的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义，由于混凝土和易性内涵较复杂，因而目前尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法和指标，通常是以稠度即坍落度与坍落度扩展度实验来评定和易性。凝结时间是决定施工时间长短的关键因素，因为混凝土的施工必须在混凝土达到初凝之前完成。另外，混凝土的强度基本上是各类混凝土的必检项目。水下混凝土性能指标包括泌水率、坍落度、坍扩度、抗分散性、凝结时间等方面。其中抗分散性包括水泥流失量、悬浊物含量和PH 值，本试验主要通过水泥流失量来判断。试验在室内完成，提前将所用材料及实验室温度调解在20±3℃，拌合水用洁净的自来水，使用天津路达仪器有限公司生产的HJW-15-30-60型单卧轴强制式混凝土搅拌机制备混凝土，单次拌合混凝土量不少于20L，并对拌合物的和易性、凝结时间、表观密度、水泥流失量及强度进行检测。本次试验中各标号的混凝土性能检测结果见表3。

由试验数据可以得知，在不掺水下抗分散剂的情况下配制的C25、C30混凝土，各项性能均能满足标准、施工及设计的要求。以上两个配合比均在工程实践中得到验证，用该配合比指导生产的混凝土浇筑水下灌注桩，桩身经相关机构进行桩身完整性检测，结果显示无断桩及Ⅲ类桩现象，说明在施工条件保证的情况下，使用该配合比生产的混凝土在水中的性能良好。从现场制备的样品同条件养护反馈结果也完全满足设计要求，其中，C25同条件制备试块28天强度达到约36MPa，C30同条件制备试块28天强度达到44MPa左右。

4、结论

4.1本次设计的配合比的各项性能均能满足水下不分散混凝土的性能要求，可以用于水下混凝土的施工，从实体工程反馈信息也证明了该配合比的可行性。

4.2 C25较C30的密度略大，因为掺加了矿粉和粉煤灰，填充了混凝土中的部分水泥浆空隙，从而使得混凝土内部更加密实，从新拌混凝土的外观看来也更饱满有光泽。

4.3 C30 混凝土7 天强度是28 天强度的78.4%，C25 混凝土7 天强度达28天强度的74.6%，可以得出一般情况混凝土的7天强度应该在28天强度的70% ～ 80%以内。

参考文献：

[1] DL/T5117-2000《水下不分散混凝土试验规程》

[2] JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》

[3] GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》