水下混凝土應用廣泛，在公路、水利、鐵路等工程建設中發揮著重要作用，本文針對水下混凝土配合比設計及施工中存在的問題提出施工質量控制措施。

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　　在干地拌制而在水環境中(淡水、海水、泥漿水)澆筑和硬化的混凝土叫做水下混凝土。水下混凝土常用于工業與民用建筑工程的灌注樁基礎、公路工程的橋梁樁基礎、水利水電工程的防滲墻、地下鐵道工程的地下連續墻等。其鉆孔和灌注混凝土大都在地下或水中完成。由于鉆機、鉆具、吊具不斷的革新，固壁泥漿新材料的引用，一般來講成孔率、放籠成功率都比較高。而水下混凝土配合比及其施工質量，因受各種因素的影響，一直得不到很好的保證。突出表現在混凝土配合比不合理，砂石雜質含量過多，混凝土攪拌不均勻，坍落度要么過大，要么過小，混凝土在運送中產生離析、泌水現象，灌注不按技術要求等諸方面，致使樁身混凝土出現蜂窩、麻面、空洞、骨料分布不均、短樁等質量問題和事故。有些問題和事故處理起來相當費時、費事、甚至無法處理，構成廢樁，造成了極大的經濟損失，給上部結構施工帶來很大麻煩，直接影響了樁身混凝土質量，降低了樁的承載能力。因此，水下混凝土及其施工質量是一個亟需深入研究和解決的課題。

　　一、 水下混凝土拌合物的基本要求

　　為滿足澆筑要求，水下混凝土拌合物應具備如下的要求：

　　1、 有較好的稠度

　　混凝土拌合物的稠度表現在流動性、粘聚性和保水性三方面：

　　①流動性系指混凝土拌合物在本身自重作用下，自行流動的性能。

　�、谡尘坌允欠从郴炷�土拌合物的抗離析性能。

　　③保水性指混凝土保持水分不易析出的能力。

　　水下澆筑混凝土一般不采用振動密實，是依靠自重(或壓力)和流動性攤平與密實。若流動性差，就會在混凝土中形成蜂窩和空洞，嚴重影響混凝土的質量。除此，水下混凝土多通過各種管道進行輸送和澆筑，流動性差也容易造成堵管事故，給施工帶來困難。

　　然而，在鋼筋密集部位澆筑水下混凝土時，其坍落度應比表中所示數字增加20～30mm，在泥漿中澆筑宜增加10～20mm。結合工程實際情況系采用導管法、不振搗、導管直徑Φ250mm，而又在泥漿中澆筑，故坍落度確定為180～220mm。這個值也是施工單位提出的技術要求。

　　2、 具有良好的流動性保持能力

　　3、 混凝土拌合物僅僅最初有較好的稠度，還不能適應水下澆筑的要求，應該在運輸和澆筑過程中，都保持一定的流動性和均勻性，不產生分層離析，即有良好的流動性保持能力，這樣才能適用于水下澆筑。

　　4、 混凝土拌合物流動性保持能力，用其在澆筑條件下保持坍落度150mm流動性的時間來表示。對于用導管法澆筑的水下混凝土拌合物，一般要求流動性保持能力不小于1h，當操作熟練、運距較近時，可不小于0.7～0.8h。

　　5、 較小的泌水率。

　　6、 水下混凝土拌合物，不但要求有較好的流動性，還要求有較好的粘聚性和保水性。試驗證明，泌水率1.2%～1.8%的混凝土拌合物，具有較好的粘聚性。實際施工時，要求2h內析出的水分不大于混凝土體積的1.5%。

　　7、 有較大的表觀密度。

　　8、 水下混凝土，是靠自重排開倉面的環境水或泥漿進行攤平和密實，因此要求其表觀密度不小于2100 kg/m3。

　　二、 水下混凝土配合比的設計

　　水下混凝土配合比設計，應滿足強度、水下抗分散性及流動性好的要求。

　　與普通混凝土相比，水下混凝土具有抗分散性及流動性，所以在進行混凝土配合比設計時，應全面考慮到這些要求。

　　水下混凝土的配合比設計，一般指水泥、水、細骨料、粗骨料、外加劑等組成比例的確定。主要考慮以下因素：

　　1)水灰比;

　　2)單位用水量;

　　3)外加劑品種和摻量;

　　4)摻合料的品種和摻量等。

　　水下混凝土，由于一般不允許在水下進行搗固作業，流動性不足往往是導致構筑物產生缺陷的原因，所以在設計配合比時，應特別注意上述問題。

　　(2)混凝土配合比確定

　　為確保混凝土的質量，工程中所用混凝土的配合比應通過試驗確定。

　　配制強度

　　在確定配制強度時，水下混凝土的強度目標值應考慮設計強度、水陸強度比及現場澆灌時的混凝土質量不均勻性等情況。水下不分散混凝土的配制強度，應按DL/T5117-2000中的空氣中成型試塊的強度作為配制強度。

　　水灰比

　　決定水灰比時應考慮的主要事項為：

　　——混凝土強度;

　　——混凝土的耐久性。

　　按混凝土強度來決定水灰比時，應根據摻入外加劑的混凝土試塊強度與水灰比的關系來決定。

　　按混凝土耐久性要求來確定水灰比時，水灰比的上限應遵照我國混凝土有關標準的規定。

　　1)單位用水量

　　單位用水量，在滿足流動性要求的同時，應盡量減少。可通過調整砂率及加入減水劑等方法盡可能地降低單位用水量。一般來說，坍擴度為450mm左右的水下不分散混凝土的單位用水量為210 kg/m3～250kg/m3。

　　水下混凝土所用的液體減水劑中的含水量，作為單位用水量的一部分對待。

　　2)單位水泥用量

　　單位水泥用量是根據單位用水量和水灰比來確定的。最小水泥用量應為360kg/m3。一般單位水泥用量宜大于400kg/m3。

　　3)粗骨料最大粒徑

　　粗骨料粒徑過大時，混凝土在水下澆筑容易離析，一般情況下粗骨料最大粒徑宜控制在40mm以下，且不得超過構件最小尺寸的1/4或鋼筋最小水平間距的3/4。如果需要泵送，粗骨料的最大粒徑應不超過25mm。同時，為保證較好的流動性，減少運輸及水下澆筑中發生的分層離析現象，粗骨料應采用連續級配。

　　4)砂率

　　砂率應在適宜流動性的范圍之內，以單位用水量最少來確定，宜在36%～46%范圍內。

　　5)空氣含量

　　水下混凝土的空氣含量控制，與普通混凝土相同。有特殊要求的混凝土，應符合相關混凝土標準對空氣含量的要求。

　　6)流動性

　　a) 水下混凝土的流動性，在滿足施工要求的范圍內應盡量小些，有幾種施工方法且坍擴度推薦范圍;

　　水下不分散混凝土坍擴度的范圍值

　　坍擴度范圍(mm)

　　水下滑道施工

　　300～450

　　利用混凝土泵施工

　　450以上

　　b)水下混凝土的流動性試驗，按照DL/T5117-2000坍擴度試驗進行，用坍擴度值表示。

　　9)外加劑摻量

　　外加劑摻量，按水下不分散混凝土施工方法和施工條件等通過試驗來確定其摻入量。一般外加劑摻量占混凝土中水泥和膠結料質量的1.5%～3.0%;

　　10)試配、調整與確定。

　　a)按計算的配合比進行試驗，應對下列項目進行試驗：

　　——坍擴度值;

　　——水下抗分散性;#p#分頁標題#e#

　　——抗壓強度;

　　——表觀密度;

　　當試配的結果不符合要求時，調整混凝土配合比，再次進行試配，直至符合要求為止。

　　1、對水下混凝土配制有以下要求：

　　(1) 可采用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，使用礦渣水泥時應采取防離析措施。水泥的初凝時間不宜早于2.5h，水泥的強度等級不宜低于42.5MPa。

　　(2)粗集料宜優先選用卵石，如采用碎石宜適當增加混凝土配合比的含砂率。集料的最大粒徑應不大于導管內徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，同時不應大于40mm。

　　(3)細集料宜采用級配良好的中砂。

　　(4)混凝土配合比的含砂率宜采用0.4～0.5，水灰比宜采用0.5～0.6。有試驗依據時含砂率和水灰比可酌情增大或減小。砂率盡量選取較小的最優砂率。

　　(5)混凝土拌合物應有良好的和易性，在運輸和灌注過程中應無明顯離析、泌水現象。灌注時應保持足夠的流動性，其坍落度宜為180～220mm�；炷�土拌合物中宜摻用外加劑、粉煤灰等材料。

　　(6)每立方米水下混凝土的水泥用量不宜小于350kg，當摻有適宜數量的緩凝減水劑或粉煤灰時，可不少于300kg。

　　(7)對沿海地區(包括有鹽堿腐蝕性地下水地區)應配置防腐蝕混凝土。

　　(8)由于水下混凝土的坍落度較大，可能引起混凝土含氣量較大，導致混凝土容重較小，混凝土強度降低。應該特別注意這個問題。

　　三、 水下混凝土的施工質量控制

　　1、水下混凝土原材料的技術要求

　　水下混凝土的基本成分是水泥、粗細骨料和水。通過水泥和水產生水化物的膠凝作用，把砂石膠結成一個整體。

　　(1) 水泥

　　宜選用顆粒細、泌水率小、收縮性小的水泥品種。最好選用普通硅酸鹽水泥。不宜使用出廠已超過3個月及受潮結塊的水泥。對有疑問的水泥要重新鑒定其強度、安定性及初終凝時間。

　　(2) 砂

　　為了滿足水下澆筑的流動性要求，水下混凝土拌合物的含砂率比較大，約為40%～47%。砂對混凝土性質的影響超過石子。選擇合適的砂石是澆出質量好、成本低的水下混凝土的前提之一。

　　(3) 石

　　為了保證水下混凝土拌合物的流動性，宜采用卵石。當需要增加水泥漿和骨料的膠結力時，可以摻入20%～25%的碎石。在缺乏卵石的情況下，也可全部采用碎石。此時砂率較卵石時大2%～4%。

　　(4)混凝土外加劑

　　優先選用緩凝型高效減水劑，使用了緩凝型高效減水劑的混凝土即有較大的坍擴度、較好的流動性，而且一小時坍落度損失率可以控制住20%內，使得混凝土的流動性得以保持。也可選用高性能減水劑和高效減水劑。

　　(5)摻合料

　　優先選用Ⅰ級粉煤灰和S105級磨細礦渣粉。摻加了Ⅰ級粉煤灰和S105磨細礦渣粉的混凝土的耐久性大大增強�？梢源蟠筇岣呋炷�土的使用年限。而且由于粉煤灰和磨細礦渣粉的顆粒粒徑比水泥小很多。水泥的比表面積一般在350m2/kg以下，而磨細礦渣粉的比表面積一般在440m2/kg以上。摻加了這兩種摻合料的混凝土拌合物流動性大大提高，擴散度一般大于450mm。改善了施工性能。由于水泥用量減少，節約了混凝土成本，摻加了粉煤灰和磨細礦渣粉的混凝土，后期強度持續增長，56d強度可以達到28d強度的120%左右。

　　2、水下混凝土施工的資源配置

　　水下混凝土澆筑應連續、不間斷的施工，直至澆筑結束。這就需要進行資源的合理配置。涉及到得施工機械有混凝土拌合站、混凝土攪拌車、導管、汽車式起重機等，人員配置包括技術員、技術工人、試驗人員、機械操作人員。特別注意混凝土的攪拌一定要充分，攪拌時間至少在150s以上。

　　3、水下混凝土的灌注

　　灌注用混凝土必須稀稠適度、且滿足坍落度等質量指標的要求，實踐證明，混凝土過稠或過稀，其流動性變差，當灌注時，其流動性變差，一來混凝土容易堵卡導管，二來下落的混凝土始終堆積在導管底口周圍，不易向四周樁孔截面流動，雖多次頓擊、提升導管仍不見管內混凝土下落，而且提升起的導管很難回落。必然造成導管提漏等質量事故。水下混凝土灌注過程應每車測量混凝土坍落度，根據坍落度試驗情況調整施工配合比。

　　四 、 結論

　　水下混凝土設計理論尚不十分完整，本文推薦的方法，對各影響因素評價和處理施工中可能出現問題的方法，經施工實踐驗證對工程質量能夠獲得比較滿意的結果。

　　水下混凝土灌注是鉆孔灌注樁施工的關鍵環節，它關系到灌注樁的整體質量，如樁身完整性、樁體混凝土強度、鋼筋骨架位置等，因此采用良好的配合比，選擇合適的拌合材料，嚴格工藝流程、貫徹"精心施工、預防為主"的原則，對水下混凝土施工來說是至關重要的。

　　參考文獻：

　　[1]張應立,楊柏科,申申愛琴. 現代混凝土配合比設計手冊，2002.

　　[2]繆昌文.高性能混凝土外加劑,2008