水下不离析混凝土配合比试验分析

　　摘    要：　为解决水工混凝土在水下封底堵漏时，容易产生泌水、离析、松散，难以成型的现象，通过在普通混凝土配合比基础上加入适量的絮凝剂配制成水下不离析混凝土。经过对比两种不同的絮凝剂对混凝土工作性能、抗分散性能、力学性能的影响，确定掺UWB-Ⅱ型絮凝剂的混凝土综合性能更优。推荐掺UWB-Ⅱ型絮凝剂的水下不离析混凝土的配合比为：水泥∶膨胀剂∶砂∶碎石∶水∶减水剂∶絮凝剂=450∶39∶694∶1041∶176∶5.4∶12.2(kg/m3）。使用该配合比进行现场浇筑施工时，混凝土的最佳搅拌时间为3～5min，泵送时应加大输送泵压，最终浇筑的封底混凝土未出现任何渗水现象。

　　关键词：　水下不离析混凝土; 配合比; 絮凝剂; 承台;

　　1 、工程背景

　　广州市南沙区凤凰一、二、三桥工程第二合同段主桥跨越上横沥水道，主桥水中承台施工时采用单壁钢吊箱和预制混凝土底板。水下不离析混凝土因具有较好的包裹性和填充性，在水中不离析、不分散，流动性和自密实好，能在水下浇筑成型，施工时无需振捣，且不会造成施工区水域污染等特点。因此，在低潮水位采用C40水下不离析混凝土进行承台的水下封底施工。

　　2、 原材料及配合比

　　2.1、 原材料

　　(1）水泥：华润P·Ⅱ42.5R水泥，比表面积351 m2/kg，初凝、终凝时间分别为143min、235 min,28d抗折、抗压强度分别为8.0 MPa、51.3 MPa。

　　(2）骨料：0～4.75mm河砂，细度模数2.71;5～25mm连续级配碎石。

　　(3）减水剂：武汉港湾新材料有限公司产聚羧酸高性能减水剂，减水率≥25%。

　　(4)UEA膨胀剂：广州达盛世建材有限公司生产，水中7d限制膨胀率0.028%，水中28d限制膨胀率0.088%。

　　(5）絮凝剂：中国石油天然气总公司工程技术研究所生产的UWB-Ⅱ型；北京希涛技术开发有限公司生产的PJ型。
 

　　2.2、 配合比

　　承台水下封底混凝土设计强度等级为C40，根据《普通混凝土设计规程》（JGJ 55-2011)[1]及《水下不分散混凝土试验规程》（DL/T 5117-2000）附录B[2]的要求，经过多次试验，确定胶材用量为489kg/m3，膨胀剂掺量为8%[3]，砂率为40%，水胶比为0.36，选用UWB-Ⅱ型及PJ型两种絮凝剂，其掺量均为胶材用量的2.5%，配合比如表1所示。

　　kg/m3

　　表1 混凝土配合比

　　3、 试验结果与分析

　　根据设计要求，C40水下不离析混凝土的坍落度宜为220mm±20mm、扩展度宜为480mm±20mm，且具有较好抗分散性能、良好的自流平和自密实性。

　　3.1、 工作性能

　　两种不同絮凝剂对混凝土工作性能的影响如表2所示。

　　表2 不同絮凝剂混凝土的工作性能试验结果

　　由表2可知，未掺加絮凝剂基准配合比混凝土的流动性比掺加絮凝剂混凝土好，且坍落度、扩展度30min经时损失更小，凝结时间更短，而掺絮凝剂混凝土的黏聚性更好。其中，掺PJ型絮凝剂的水下不离析混凝土经过30min后，其坍落度、扩展度损失较掺UWB-Ⅱ型絮凝剂的水下不离析混凝土大，且掺UWB-Ⅱ型絮凝剂的水下不离析混凝土的初凝、终凝时间更短，对水下混凝土早期强度的形成更为有利。

　　3.2、 水下抗分散性

　　两种不同絮凝剂对混凝土抗分散性能的影响如图1、图2所示。

　　从图1、图2可以看出，掺UWB-Ⅱ型絮凝剂混凝土的密实性优于掺PJ型絮凝剂混凝土，且其四周无空隙，水的清澈程度也更好。

　　图1 掺UWB-Ⅱ型混凝土在水中的密实性

　　图2 掺PJ型混凝土在水中的密实性

　　3.3、 力学性能

　　两种不同絮凝剂对混凝土力学性能的影响如表3所示。

　　表3 不同絮凝剂水下不离析混凝土的力学性能

　　由表3可知，未掺絮凝剂混凝土试块陆上养护抗压强度均比掺絮凝剂混凝土试块的抗压强度高，但在水下成型养护时，因混凝土的离析分散导致其试块抗压强度远低于掺絮凝剂的混凝土，7d水陆养护强度比为37.9%,28d水陆养护强度比仅为41.9%。而掺UWB-Ⅱ型及PJ型絮凝剂的水下不离析混凝土的28d抗压强度均满足设计要求，7d及28d水陆养护强度比满足《水运工程混凝土施工规范》[4]的要求。但掺UWB-Ⅱ型絮凝剂混凝土的7d、28d水下及陆上养护抗压强度和7d、28d水陆养护强度比均比掺PJ型絮凝剂混凝土高，掺UWB-Ⅱ型絮凝剂混凝土的早期强度增长更快，有利于缩短工期。

　　综上所述，选用UWB-Ⅱ型絮凝剂时，水下不离析混凝土的工作性能、抗分散性能及力学性能更优。

　　4、 工程应用

　　承台水下不离析混凝土封底浇筑时采用泵送法，浇筑厚度为60cm，总方量11m3。采用集料斗和导管浇筑，浇筑时一次将导管下口埋入混凝土内。混凝土中加入絮凝剂后，其工作状态粘稠，搅拌时间较普通混凝土更长，最佳搅拌时间为3～5min。水下不离析混凝土在泵管内产生的压力为普通混凝土的2倍以上，浇筑时应加大输送泵压。

　　因混凝土早期强度发展较快，承台浇筑5d后开始抽水，比预计抽水时间提前了2d。现场抽完水后，封底混凝土未出现渗水现象，表明C40水下不离析混凝土达到了预期目的。

　　5、 结论

　　(1）絮凝剂是影响水下不离析混凝土性能的关键因素，未掺絮凝剂基准混凝土的流动性更好，但其水下抗压强度较低，不满足设计要求。通过对比两种不同的絮凝剂对混凝土工作性能、抗分散性能、力学性能的影响，确定掺UWB-Ⅱ型絮凝剂的混凝土综合性能更优。

　　(2）经过配合比的优化调整，确定掺UWB-Ⅱ型絮凝剂的水下不离析混凝土配合比：水泥∶膨胀剂∶砂∶碎石∶水∶减水剂∶絮凝剂=450∶39∶694∶1041∶176∶5.4∶12.2(kg/m3）。

　　(3）水下不离析混凝土粘稠性较大，最佳搅拌时间为3～5min，泵送浇筑时应加大输送泵压，早期强度发展较快时可在浇筑5d后抽水，抽水后，封底混凝土未出现渗漏现象。

　　参考文献

　　[1]普通混凝土设计规程：JGJ55-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
　　[2]水下不分散混凝土试验规程：DL/T 5117-2000[S].北京：中国电力出版社，2001.
　　[3]余以明，徐文冰，吴柯，等.掺氧化镁抗裂剂的海工大体积混凝土配制及应用研究[J].新型建筑材料，2018(01):77-79+87.
　　[4]水运工程混凝土施工规范：JTS 202-2011[S].北京：人民交通出版社，2011.