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1 工程概況

某軍工工程底闆底面标高-8.80m（如圖1、圖2所示），設計為C35混凝土，施工時處于地下水位2m以下，地下工程設計剛性防水，由于周圍特定原因，施工時不能降水。為了确保工程質量和進度，降低成本，在底闆施工前，采用水下不分散混凝土制作水池形封閉式防水圍擋結構，成型後再将圍擋内水抽幹（不影響周邊地下水位），表面幹燥後再在池内做防水、綁鋼筋、澆築底闆混凝土。在整個底闆施工過程中，如何做好封閉式圍擋，使混凝土在水下澆築時不分散，無需振搗、自動流平、自動密實，凝固後形成水池形封閉式圍擋，将是整個底闆混凝土施工成功于否的關鍵，所以各個技術環節都應該高度重視。

2 基本技術路線

水下不分散混凝土通過優選原材料、優化配合比，适量添加專用的混凝土絮凝劑（一種由水溶性高分子聚合物、表面活性物質等複合而成的粉末狀外加劑），使混凝土拌合物保水性增強，粘聚性好，不出現泌水和浮漿，澆築到水下後具有很強的抗分離性和良好的流動性，實現水下混凝土的自流平、自密實，有效的抑制水下施工時水泥和骨料分離，并且不污染施工水域。科學組織施工，使水下不分散混凝土，在水中落差0.3～0.5m時，其抗壓強度可達同樣配比時陸地混凝土強度的85％以上。

适用于沉井封底、圍堰、沉箱、水下連續牆、水下RC闆，以及大口徑灌注樁、水庫修補、水下承台、海堤護坡、封樁堵漏等各種水下澆築的混凝土工程和搶修工程。

水下不分散混凝土與常規混凝土水下施工相比較，具有很多優勢。大大地簡化水下施工工藝步驟，降低了成本，加快施工進度，縮短了工期時間，可使混凝土水下施工陸地化，在很大程度上降低施工的風險性，并且還可以使以往無法施工的水下薄壁、窄小和異型等特殊結構得以順利完成。

3 試驗研究

3.1 原材料選擇

水泥：水泥活性是決定混凝土強度的基本條件。選用質量穩定、活性較高、需水量低、流變性能好的P.O42.5中低熱水泥，安定性合格，進場強度≥52MPa，标準稠度用水量≤27%，與外加劑、摻合料的适應性好。

砂子：采用潔淨、級配良好的低堿活性二區中砂，Mx=2.3～3.0，含泥量≤3%，泥塊含量≤1%。

石子：選用粒徑5～31.5mm連續級配的非活性機制碎石，質地堅硬、潔淨，級配合理，含泥量≤1%，針片狀顆粒含量≤10%。

外加劑：高效減水劑是滿足混凝土工作性要求和獲得最終強度的關鍵材料，選用聚羧酸類高效減水劑，減水率≥25%，以便有效地減少拌合用水，降低水膠比，大幅度提高混凝土強度。還可以更好地分散摻合料和水泥顆粒，使其不易絮結成塊，增加混凝土的流動性。

摻合料：制備高性能混凝土僅僅依靠水泥活性和提高水泥用量是遠遠不夠的，且水泥用量過高對混凝土性能并不完全有利。為此，選用二種礦物摻合料，利用疊加效應獲得較高的活性系數。同時，可以改善水泥石的微孔結構，減少空隙，使混凝土更加緻密，提高耐久性。

粉煤灰：F類II級粉煤灰，燒失量≤8%，需水量比≤100%。

礦渣粉：95級粒化高爐礦渣，經幹燥、粉磨，達到相當細度，其細度為（400±20）m²/kg。

早強型混凝土絮凝劑：市場采購專業生産廠家新一代産品。

拌合水：采用自來水。

3.2 混凝土拌合物主要設計參數

塌落度（240±30）mm；擴展度≥450mm；排空時間15～45S；凝結時間：初凝4～6h，終凝6～8h；壓力泌水≤5L；含氣量2%～4%。

3.3 C35混凝土配合比設計

在統一配合比的基礎上，在保證混凝土工作性能基本一緻的條件下，根據絮凝劑摻量的變化，相應的調整用水量，測定各個齡期混凝土強度；分析絮凝劑的不同摻量、對混凝土單位用水量、工作性和各個齡期強度的影響，得出規律性的結論。混凝土配合比及試配情況見表1，C35混凝土抗壓強度試驗結果見表2。

4 結果分析

（1）試配時用倒置的混凝土塌落度筒測試，排空時間在15～35s之間，擴展度均大于400mm，不泌水，說明混凝土具有良好的可泵性。

（2）未摻絮凝劑的混凝土拌合物如圖3所示，摻絮凝劑1.0%的混凝土拌合物如圖4所示。從圖3和圖4可以看出，摻絮凝劑的混凝土保水性和粘聚性明顯好于基準混凝土，而且随着摻量的增加而效果更加顯著。

（3）絮凝劑摻量與混凝土單位用水量的關系如圖5所示，絮凝劑摻量與混凝土強度的關系如圖6所示。從圖5、圖6可以看出，随着絮凝劑摻量的提高，混凝土單位用水量呈直線型急劇增加，從而導緻混凝土強度也随之大幅度降低。

（4）不同摻量絮凝劑在各齡期與混凝土強度的關系如圖7所示。從圖7可以看出，摻不同量絮凝劑的混凝土，各個齡期的強度發展規律與基準混凝土基本一緻。

通過以上分析，在保證混凝土強度（考慮水陸強度比）、工作性（保水性、粘聚性、流動性）的前提下，選擇适宜的絮凝劑和合理的摻量，是保證水下不分散混凝土施工質量的技術關鍵。

由于絮凝劑的摻量低了，混凝土保水性和抗分離性不滿足要求，水中強度低；摻量高了，雖然保水性好，但用水量增大或者工作性變差，強度降低，同時也不經濟，所以絮凝劑的合理摻量應該通過試驗确定。

5 配合比确定

通過以上試驗研究，綜合考慮原材料和現場施工工藝情況，最終确定原材料如下，C35水下不分散混凝土配合比見表3。

水泥：涞水冀東水泥有限責任公司産P.O 42.5水泥；

砂子：張家口萬全區富發礦業有限公司産二區中砂；

石子：張家口萬全區富發礦業有限公司産5～31.5mm連續級配碎石；

外加劑：北京瑞斯建材有限公司産聚羧酸類高效減水劑；

粉煤灰：大唐同舟科技有限公司張家口分公司産F類II級粉煤灰；

礦渣粉：河北宣化環城建築料業有限公司産95級粒化高爐礦渣粉；

絮凝劑：中國石油研究院生産的II型水下混凝土絮凝劑；

拌合水：自來水。

6 施工組織和工藝要求

（1）側牆模闆需要懸挂支護，側壓力、穩定性都必須滿足要求。

（2）圍擋結構底闆和側牆應适當配置構造鋼筋，具體數量和間距由施工單位與設計商定。

（3）混凝土應連續澆築，中間間斷時間不能大于30min。整體結構澆築混凝土應在12h内完成。

（4）泵管要深入水中，出料口距離混凝土澆築面不能超過50cm，底闆接近頂面高度時泵管随即向澆築方向移動，以此類推。頂面成型時可輔助使用振動棒輕輕的平拖或用小刮杠找平，底闆澆築頂面控制标高允許偏差： 0～50mm。

（5）先澆築底闆混凝土，之後停頓2～3h，待底闆凝土基本失去流動性（相對穩定）以後，再澆築側牆混凝土，側牆分兩層澆築，每層50～60cm，應避免新澆築的底闆混凝土因受到側牆混凝土壓力而向上起拱。

（6）圍擋結構側牆模闆應在混凝土強度達到50%以上時再拆除。

根據以上要求，施工單位于2018年4月25日澆築了水下不分散混凝土，沿一端澆築混凝土至水面以上設定高度，再逐步向前推移，擠壓排水至最後首尾閉合，整個施工順利，效果良好，28天強度達到了44.4MPa，拆模排淨水後觀察，混凝土表面光潔、密實，沒有滲漏（圖8～圖11為工程施工現場）。

結語

綜上所述，通過優選原材料、優化配合比，選擇适宜的絮凝劑、确定合理摻量，可以配置出保水性和抗分離性好的水下不分散混凝土。可以根據設計要求，配置成不同強度等級的混凝土，不用振搗，不用養護，可以實現水下澆築施工。不采用特殊的原材料和特殊的施工工藝，組織施工方便。可以節省人工，有利于加快施工進度，降低工程造價。（來源：《混凝土世界》2018.10）

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