在建筑施工中, 水下混凝土的應(yīng)用范圍越來越廣, 規(guī)模越來越大, 不但能澆注一般的水泥混凝土, 還能澆注纖維、瀝青、樹脂混凝土, 如鉆孔灌注樁, 水中澆注基礎(chǔ)結(jié)構(gòu), 水下、海工結(jié)構(gòu)的施工等。施工中為了避免混凝土與水接觸, 在進入澆注地點后, 混凝土澆筑過程宜連續(xù)進行, 直至達到一次澆注所需高度或高出水面為止, 并盡可能使與水接觸的混凝土始終為同一部分, 以減少環(huán)境水的不利影響, 減少清除凝固后強度不符合要求的混凝土數(shù)量。
1 水下工程施工中原材料的選擇
1.1 膠凝材料
為了保證混凝土質(zhì)量和水下壓漿的順利施工, 宜選用細(xì)度大、泌水小和收縮率較小的水泥。如硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥可用于一般要求的水下混凝土工程; 火山灰水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥可用于具有一般要求及有侵蝕性海水、工業(yè)廢水中的水下混凝土工程。水泥標(biāo)號一般選用42.5, 且摻入活性摻和料礦物質(zhì)超細(xì)粉, 以降低水泥石孔隙率、改善孔結(jié)構(gòu)以及增加混凝土拌和物的流動度和黏度, 使混凝土具有很高的耐久性。
1.2 骨料
細(xì)骨料: 細(xì)度模數(shù)為2.1～2.8 之間的中砂, 表面要平滑, 顆粒渾圓。為滿足流動性要求, 其含砂率較大, 一般為40%～50%。若用碎石, 砂率必須再增加3%～5%。對水下壓漿混凝土, 以采用顆粒渾圓的細(xì)砂為宜, 砂的最大粒徑應(yīng)滿足:
dmax≤Dh /( 15～20) ≤2.5 mm
dmax≤Dhmin/( 8～10) 。式中: Dh 為預(yù)填骨料的最大粒徑, mm; Dhmin 為預(yù)填骨料的最小粒徑mm。如果采用顆粒較粗的砂, 易破壞砂漿的黏性, 引起離析, 還阻礙水泥砂漿在預(yù)填骨料空間的流動。
粗骨料: 粗骨料的最大粒徑與填注方法和澆注設(shè)備的尺寸有關(guān)。粗骨料最大粒徑參數(shù)見表1。
外加劑: 為了增加混凝土的黏性, 使混凝土受水沖洗時不產(chǎn)生分離,在水下澆注混凝土?xí)r應(yīng)摻入水下不分散性外加劑; 但為了保證混凝土的流動性, 水下不分散劑應(yīng)與三聚氰胺系高效減水劑配合使用。這樣一來,既提高了混凝土的黏性, 又提高了混凝土的流動性。
2 水下澆注混凝土的性能
2.1 新拌混凝土性能
與普通混凝土相比, 水下澆注混凝土具有抗水的沖洗作用、流動性大、填充性好、緩凝、無離析等特點, 用導(dǎo)管澆注水下混凝土?xí)r, 其流動形態(tài)有分層流動和隆起流動兩種。分層流動形式的澆注, 對混凝土而言, 僅是面層有水膜層, 接觸不緊密影響混凝土的質(zhì)量。
2.2 硬化混凝土性能
水下澆注混凝土的強度受兩方面因素影響: 一是水下不分散劑; 二是水下澆注的密實程度。水下澆注混凝土在水中制作的試件, 其抗壓強度與采用的水下不分散劑的添加量有關(guān), 大約為空氣中制作試件的90%; 且彈性模量與相同強度的普通混凝土相比也稍低些。
3 水下澆注混凝土配合比設(shè)計
( 1) 水灰比。為了保證混凝土的強度, 同時也滿足耐久性的要求, 若按強度確定的水灰比不能滿足耐久性要求時, 則按耐久性確定水灰比,其水灰比應(yīng)小于0.50。
( 2) 用水量。應(yīng)選用適宜的水量。
( 3) 水泥用量。確定水泥用量時, 既要滿足耐久性要求, 同時也應(yīng)考慮施工方法的特殊性。第一, 考慮耐久性要求: 有抗?jié)B性要求時, 混凝土水泥用量不少于300 kg/m3; 有抗凍性要求時, 混凝土水泥用量不少于330 kg/m3。第二, 考慮施工方法要求: 用混凝土泵輸入時, 混凝土水泥用量不少于300 kg/m3; 用泵壓法和導(dǎo)管法施工時, 混凝土水泥用量不少于370 kg/m3。
( 4) 砂率。在摻入水下不分散劑的混凝土中, 混凝土具有黏性、保水性, 即使砂率偏低, 混凝土仍具有不分散特性, 砂率一般為35%～40%。
( 5) 砂、石用量。砂、石用量用絕對體積法計量。
4 水下混凝土常見事故之因與處理措施
4.1 剪球時卡管
原因: 塞球直徑與導(dǎo)管直徑差別太小, 剪球前由于砂漿或細(xì)石料滲入導(dǎo)管與球壁之間造成堵塞。處理方法: 用一定長度( 一般比漏斗長2 m 左右) 直徑約為20 mm～25 mm 的鋼筋捅塞球, 使混凝土下落; 或利用機械振動使混凝土下落, 以保證混凝土下落時導(dǎo)管回落到正常的埋管的位置。
4.2 混凝土不合格
原因: 混凝土坍落度過小或拌和不均勻, 使漏斗口處粗骨料相互擠壓密實而堵塞漏斗口, 導(dǎo)致剪球后混凝土難以下落。處理方法: 第一斗混凝土坍落度一般以控制在水下混凝土坍落度規(guī)范要求的高限為宜, 為確保剪球順利, 可適當(dāng)控制石料用量, 待剪球完成后再按正常配合比進行拌和。
4.3 灌注中途卡管
原因: 因機械故障( 如斷電) 使混凝土在導(dǎo)管內(nèi)停留時間過長, 或者灌注時間過長, 部分混凝土已初凝使下落阻力增大而堵在導(dǎo)管內(nèi)。處理方法: 已灌注混凝土厚度3 m 以內(nèi)出現(xiàn)卡管又無法補救到繼續(xù)灌注時,停止?jié)沧? 拔出導(dǎo)管, 采用吸泥機吸出混凝土。
4.4 埋管
原因: 導(dǎo)管埋深過大, 混凝土初凝使導(dǎo)管內(nèi)外摩擦力增大。處理方法: 埋管深度不大于6 m, 且不小于1 m。為防止混凝土初凝, 除適當(dāng)加緩凝劑外還應(yīng)振動導(dǎo)管。
