水下浇筑混凝土浅析

摘 要:介绍水下浇筑混凝土的概念。分析水下混凝土存在的问题及解决办法。

关键词:水下混凝土;原材料

一、水下浇筑混凝土概述

水下浇筑混凝土,是指在地面上进行搅拌、直接灌注于水下结构部位,并就地成型硬化的混凝土,简称水下混凝土。这是一种用普通的混凝土材料、特殊的施工工艺的施工方法,在水中结构中采用这种施工方法,可以省去因造成在干地施工条件所必须进行的一系列工作,如基础防渗、基坑排水等。在某些情况下,水下混凝土甚至可能是采用的唯一施工方法。

由于施工方法多样化和不断发展进步,水下不但能浇筑一般的水泥混凝土,还能浇筑纤维混凝土、树脂混凝土、沥青混凝土等。水下混凝土的施工方法越来越多,工程规模越来越大,应用范围越来越广,是一种极有发展前途的新型混凝土。

二、水下混凝土存在的问题

水下浇筑混凝土的施工,是一种在水中看不见的隐蔽式的施工工艺,要确保其施工质量,水下浇筑混凝土必须具有较好的和易性、具有较大的湿堆积密度和具有良好的流动性保持能力。

从施工条件看,水下浇筑混凝土,要比陆上干地浇筑混凝土困难得多,有些工作要克服水环境带来的水压、流速、缺氧、黑暗、涌浪等一系列困难。通常,水下浇筑混凝土都存在以下问题:当混凝土拌合物穿过水层而在水中移动时,很容易产生离析现象,使水泥与骨料分离而形成不均匀的混凝土,甚至呈现出一层骨料、一层水泥渣,使混凝土根本不能黏结成一个整体;如果水下结构为钢结构混凝土,钢筋与混凝土的粘结力显著降低。

因此,水下浇筑混凝土的关键,是解决如何防止水泥与骨料不产生分离、未凝结的混凝土中的水泥颗粒被水带走的问题。很长时期以来人们一直在研究寻找一种解决混凝土能在水下浇筑施工而不分散的措施。之前,人们常用的措施是在施工过程中尽量减少水与混凝土拌合物的接触。即水下混凝土的施工应在与环境水隔离的条件下进行,不允许直接向水中倾倒混凝土拌合物。

三、问题解决办法

(一)水下浇筑混凝土原材料的要求

配置水下浇筑混凝土的原材料,除了必须具备地上浇筑混凝土对原材料的要求外,鉴于水下施工的特殊环境,对水下浇筑混凝土的组成材料,还应满足其他一些特殊要求。

对于胶凝材料,为了保证水下浇筑混凝土的质量和水下压浆的顺利进行,宜选用颗粒细,泌水率小、收缩性小的水泥。在一般要求的水下混凝土工程中,可以使用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥;在具有一般要求及有侵蚀性海水、工业废水中的水下混凝土工程中,可以使用火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥;而矿渣硅酸盐水泥由于泌水量较大,不适合用于水下浇筑混凝土工程。用于水下浇筑混凝土的水泥,其强度一般不宜低于32.5MPa。由于水下混凝土的水泥用量较大,所以水泥强度也不宜过高,用于水下浇筑混凝土的水泥与混凝土一般有如下关系:水泥强度(MPa)=(2.0～2.5)混凝土的强度等级[1]。

对于水下浇筑混凝土施工方法的不同,对细骨料的要求也不同。一般宜选用石英含量高、表面平滑、颗粒浑圆、符合筛分曲线的中砂,其细度模数应控制在2.3～2.8之间[2]。为满足水下浇筑混凝土的流动性要求,其含沙率较大,一般为40%～47%。比普通混凝土一般大5%左右;若采用碎石配置混凝土时,必须再增加3%～5%,以使沙浆含量多些。

混凝土中的拌合水直接影响水下混凝土的质量,环境水泽影响浇筑方法、水下混凝土的耐久性及樱花条件。用于拌制水下混凝土的水,不应含有影响水泥正常凝结硬化的有害杂质,如油脂、糖类及含铅的盐类。一般适于饮用的水、天然的清洁水,均可满足制备混凝土的要求。仓面环境水以清水最好,在浑水或泥浆中浇筑水下混凝土时,须采取一定的隔离措施,以减少环境水的不利影响;为保证水水下混凝土浇筑顺畅,仓面环境水与混凝土拌合物的相对密度差应在1.1以上。

(二)水下混凝土配合比选择

由于水下混凝土施工和检查质量时非常困难,加之存在着环境水的不利影响,配置高强度的混凝土是不现实的,一般掌握抗压强度在25MPa以内。在进行水下混凝土配合比设计时,应符合节约水泥、降低造价的原则。水下浇筑混凝土配合比选择方法,根据工程的实际要求不同,可分为流动性选择法和强度选择法两种。流动性选择法按水下浇筑所要求的流动性,选择单位用水量;按要求水下混凝土的适配强度,确定几组水灰比,通过计算或实验资料绘制水灰比――强度关系曲线,从而选择同时满足强度和水下施工流动性要求的混凝土配合比[3]。这种方法可以一次选择出适于水下浇筑混凝土的配合比,主要用于计算法或重要工程的试验法。强度选择发为满足水下混凝土的强度要求,先根据涉及强度和不同的水下浇筑方法,适当提高混凝土的适配强度。采用这种方法,实验时混凝土拌合物的塌落度适中,简化实验操作过程,因此适用于通过试验法求出一般水下混凝土工程的混凝土配合比。

参考文献:

[1]张厚先,王志清.建筑施工技术[M].北京:机械工业出版社,2003.

[2]王政,战宁亭.新型建筑材料[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1996.

[3]李继业.现代工程施工实用技术手册[M].北京:中国建材工业出版社,2007.