摘要：由于水下灌注用混凝土的特殊要求性，本文在施工現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)上根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，制定出了專(zhuān)門(mén)的坍落度的試驗(yàn)方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出了一般水下灌注用混凝土坍落度的一般規(guī)律，對(duì)于特定的工程有一定的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞：水下灌注，混凝土，坍落度，坍落度損失
1. 引言
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，高層建筑、工業(yè)廠房、高速鐵路、高速公路等很多基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于地基承載力的要求也越來(lái)越高，所以混凝土灌注樁基礎(chǔ)在這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中廣泛采用。影響混凝土灌注樁基礎(chǔ)質(zhì)量的因素有很多方面，如鉆孔、鋼筋籠制作及安放、混凝土攪拌及運(yùn)輸、混凝土灌注等，其中混凝土灌注質(zhì)量的好壞直接影響到成品的質(zhì)量。對(duì)于灌注用混凝土的工藝特性有很多規(guī)定，而其中最重要的一點(diǎn)就是入孔時(shí)的坍落度，要求灌注樁的混凝土需要流動(dòng)性好，有關(guān)文獻(xiàn)[1]指出：“混凝土自攪拌機(jī)出料至砍球開(kāi)塞時(shí)間不宜超過(guò)30分鐘，施工中間每間斷30 分鐘后，要上下串一上導(dǎo)管，防止混凝土失去流動(dòng)性，提升導(dǎo)管困難，增加發(fā)生事故的可能性。在施工過(guò)程中，中途中斷澆注時(shí)間不宜超過(guò)30 分鐘，整個(gè)樁的澆注霎時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，盡量在8 小時(shí)內(nèi)完畢?！?nbsp;《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB50164-92）[2]及《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）[3]要求：水下混凝土必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定；坍落度宜為180-220mm；水泥用量不少于360Kg/m3。并且灌注用混凝土的原材料也有相應(yīng)的規(guī)定：“水下混凝土的含砂率宜為40%-45%，并選用中粗砂；粗骨料的最大粒徑應(yīng)＜40mm，有條件時(shí)可采用二級(jí)配?！庇纱丝梢钥闯?，灌注水下混凝土對(duì)于入孔時(shí)的坍落度有著嚴(yán)格的要求。
現(xiàn)在灌注混凝土一般采用商品混凝土，混凝土攪拌站距離施工工地一般都有一段較長(zhǎng)的距離，而商品混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中都存在程度不同的坍落度損失，如何保證入孔混凝土的坍落度，如何減少運(yùn)輸過(guò)程中的坍落度損失成為一個(gè)重要的研究課題，有關(guān)這方面的論述文章不少[4，5，6]，但其內(nèi)容多為泛泛而談，缺乏實(shí)際的試驗(yàn)研究，因此對(duì)于混凝土坍落度的試驗(yàn)研究有一定的現(xiàn)實(shí)意義筆者在長(zhǎng)期從事一線水下混凝土施工，通過(guò)總結(jié)幾個(gè)類(lèi)似工程的試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出了一般規(guī)律，并根據(jù)多年施工經(jīng)驗(yàn)提出了減小坍落度損失的對(duì)策，對(duì)于類(lèi)似的工程有一定的借鑒意義。
2. 坍落度損失的原因分析
混凝土坍落度損失是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。影響混凝土坍落度損失的原因是多方面的，且這些因素相互關(guān)聯(lián)。主要包括五個(gè)方面：
2.1 水泥方面
如水泥中的礦物成分種類(lèi)、不同礦物成分的含量、堿含量的匹配，細(xì)度、顆粒級(jí)配等；
2.2 化學(xué)外加劑方面
如高效減水劑的化學(xué)成分、分子量、交聯(lián)度、磺化程度、平衡離子濃度以及緩凝劑的種類(lèi)、用量等，外加劑的加入使得混凝土中水泥顆粒分散度提高，加速了水泥顆粒的水化，隨著新的水化物的不斷生成，外加劑也不斷地被消耗，使混凝土中外加劑的濃度越來(lái)越低，進(jìn)而產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象；
2.3 環(huán)境條件
如溫度、濕度、運(yùn)輸時(shí)間等，由于骨料之間的摩擦提高了混凝土拌合物的溫度，由于環(huán)境溫度與拌合物溫度的升高加快了水份蒸發(fā)的速度，因而進(jìn)一步加劇了混凝土拌合物坍落度損失的速度發(fā)的速度，因而進(jìn)一步加劇了混凝土拌合物坍落度損失的速度。
2.4 混凝土本身的性能
混凝土本身的水灰比大小、減水劑摻入時(shí)間次序、摻和料的品種及摻加比例；
2.5 其他方面
由于布朗運(yùn)動(dòng)、范德華力、重力和機(jī)械攪拌作用，使水泥顆粒之間相互吸引、凝聚．因而造成坍落度的降低。
3. 本文的試驗(yàn)結(jié)果及分析
3.1 采用的試驗(yàn)方法
本次試驗(yàn)采用《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》（GB/T50080-92）[7]要求的坍落度檢測(cè)方法，在混凝土出攪拌機(jī)時(shí)測(cè)量一次，在出攪拌機(jī)后用混凝土罐車(chē)運(yùn)輸時(shí)每隔30min對(duì)其中的混凝土測(cè)量一次坍落度，根據(jù)幾個(gè)工程的特點(diǎn)，取樣試驗(yàn)在出攪拌機(jī)150min 后結(jié)束，觀察整理數(shù)據(jù)。
3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)
試驗(yàn)一（山東某工程）：拌合物為：P.O42.5 水泥、中砂、16-31.5mm 碎石、高效緩凝減水劑，砂率43%，減水劑摻量為水泥質(zhì)量的1%，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。
試驗(yàn)二（廣東某工程）：拌合物為：P.O42.5 水泥、Ⅰ級(jí)配區(qū)砂、16-31.5mm 碎石、RH-9
型減水劑、Ⅰ級(jí)粉煤灰，砂率為42%，減水劑摻量為水泥質(zhì)量的1%，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3、表4。
試驗(yàn)三（內(nèi)蒙某工程）：拌合物為：P.O42.5 水泥、中砂、5-31.5mm 碎石、JF-1 型減水劑，砂率為42%，減水劑摻量為水泥質(zhì)量的1.2%，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5、表6。
3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
3.3.1 溫度影響
根據(jù)規(guī)范要求“混凝土拌合物運(yùn)至澆筑地點(diǎn)時(shí)的溫度，最高不宜超過(guò)35℃；最低不宜低于5℃”，本次試驗(yàn)選擇了氣溫比較有代表性的北方地區(qū)和南方地區(qū)，由于季節(jié)的限制，本次試驗(yàn)氣溫均在18℃-31℃之間，根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)看，同一工程的數(shù)據(jù)中，氣溫的影響并不明顯：最低溫度出現(xiàn)在試驗(yàn)三中，相應(yīng)的混凝土坍落度損失為20%，同試驗(yàn)三中平均損失一致；最高氣溫出現(xiàn)在試驗(yàn)一、試驗(yàn)二中，相應(yīng)的混凝土坍落度損失為47%和83%，由于試驗(yàn)一中第一組數(shù)據(jù)離散性較大，所以單獨(dú)考慮，而試驗(yàn)二中坍落度損失83%也與該次試驗(yàn)中的平均值一致；所以在氣溫與標(biāo)準(zhǔn)氣溫（20℃）相差不大，甚至在摻加高效緩凝減水劑的情況下，實(shí)際溫度在18℃-30℃之間時(shí)，混凝土的坍落度損失與溫度的變化影響不明顯。
3.3.2 初始坍落度對(duì)坍落度損失的影響
規(guī)范規(guī)定“水下混凝土坍落度宜為180-220mm” [3]，試驗(yàn)一中當(dāng)混凝土初始坍落度為
180mm 時(shí)，最終150min 內(nèi)混凝土坍落度損失為47%，坍落度在200mm-220mm 時(shí)，150min 內(nèi)混凝土坍落度損失平均為20%，試驗(yàn)二和試驗(yàn)三中，坍落度均在190mm-220mm 之間，150min 內(nèi)的坍落度損失比較平均，為83%和20%，離散性均不大，所以從數(shù)據(jù)上看，當(dāng)坍落度低于190mm 時(shí)，坍落度損失還是比較明顯的。
3.3.3 損失率對(duì)混凝土灌注的的影響
從三個(gè)試驗(yàn)縱向來(lái)看，試驗(yàn)一和試驗(yàn)二中平均坍落度損失為20%，坍落度值在155mm-190mm 之間，混凝土還未完全喪失流動(dòng)性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看，混凝土仍然滿(mǎn)足灌注要求，所以根據(jù)數(shù)據(jù)而言，混凝土在150min 內(nèi)完成灌注是不會(huì)有問(wèn)題的，但是在試驗(yàn)二中，在90min 內(nèi)坍落度平均損失為18%，120min 內(nèi)坍落度平均損失為60%，基本喪失了對(duì)于灌注要求，所以在試驗(yàn)二的工程中，水下混凝土灌注必須在90min 內(nèi)完成，如果超出時(shí)間很可能由于混凝土初凝而影響灌注質(zhì)量。
4. 對(duì)坍落度損失的對(duì)策
有關(guān)文獻(xiàn)[5] [8] [9]中指出對(duì)于坍落度過(guò)小的措施：“1、外加劑后摻；2、改善水泥性能；3、降低混凝土出攪拌機(jī)溫度等?！钡牵陨洗胧┲皇菍?duì)于過(guò)程的控制，如果以上措施都做到了，還有一些意外情況（如混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)等）造成坍落度不合格，又該怎么辦都沒(méi)有提到。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，總結(jié)出了對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)坍落度不合格的措施，具備一定的實(shí)際意義。
4.1 坍落度過(guò)小
很多情況下由于混凝土運(yùn)輸車(chē)由于各方面原因到達(dá)孔口進(jìn)行灌注時(shí)，坍落度并不符合180-220mm 的要求，這時(shí)就要認(rèn)真分析原因，具體問(wèn)題具體分析，如果坍落度損失在20%以?xún)?nèi)，可以往混凝土中摻加少量高效緩凝減水劑，如攪拌均勻后測(cè)量混凝土的坍落度符合要求則可以使用，如果坍落度損失太大（超過(guò)20%）或已達(dá)到水泥的初凝時(shí)間，則該批混凝土應(yīng)做報(bào)廢處理，不得用于施工。
4.2 坍落度過(guò)大
往往是由于攪拌裝置的計(jì)量不準(zhǔn)確造成的用水量過(guò)大造成的混凝土坍落度過(guò)大，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，水下灌注用混凝土坍落度超過(guò)240mm 就會(huì)產(chǎn)生混凝土離析，嚴(yán)重影響質(zhì)量，這時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況摻加水泥進(jìn)行調(diào)和坍落度，如果坍落度還是不合格，或者造成混凝土離析嚴(yán)重，則該批混凝土應(yīng)做報(bào)廢處理，不得用于施工。
5. 結(jié)論
根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，可以得出結(jié)論：（1）一般情況下150min 內(nèi)平均損失率為20%；（2）根據(jù)部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，初始坍落度在190mm 以下時(shí)，在150min 內(nèi)的坍落度損失越大，所以從施工來(lái)考慮，一般初始坍落度在200-220mm 之間能夠保證灌注質(zhì)量；（3）應(yīng)根據(jù)坍落度損失來(lái)制定本工程的灌注樁成樁速度，尤其是坍落度短期內(nèi)損失大的情況；（4）溫度變化不大時(shí)（18℃-30℃）對(duì)坍落度損失的影響并不明顯。
如果現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)坍落度不合格，可考慮摻加適量的高效緩凝減水劑或水泥進(jìn)行調(diào)和使用，調(diào)和后坍落度超仍出要求的嚴(yán)禁用于灌注施工。
由于混凝土坍落度影響因素比較多，并且單從坍落度方面來(lái)考慮有些片面，但是，對(duì)于特定的工程而言，研究坍落度的損失對(duì)于灌注時(shí)間的影響還是很有作用的。
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